JP2014041998A - Light collecting plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池の受光部に設けられる集光板である。 The present invention is a light collector provided in a light receiving portion of a solar cell.
近年、環境負荷が低い発電システムとして、太陽光発電が注目されている。一般的な太陽光発電装置は、太陽電池素子を隙間なく敷き詰めた固定型の平板構造である。 In recent years, photovoltaic power generation has attracted attention as a power generation system with a low environmental load. A general solar power generation device has a fixed flat plate structure in which solar cell elements are spread without gaps.
従来、太陽光発電は、その受光部に直接照射される光のみしか利用されていなかった。近年、太陽光を効率的に太陽電池素子へ集光する様々な方法が開発されつつある。たとえば特許文献1は、太陽電池の受光部全体を覆い、プリズム部を有する受光体を提案している。この受光体は、プリズムを用いて光源から入射する光の透過および反射を制御することで、太陽電池の集光効率を改善している。しかしながら、この受光体は、受光体が備えるプリズムの光学設計が複雑であり、くわえて、受光体を作製(成形)する際、光学設計通りにプリズムを精密に成形することが困難である。プリズムが光学設計通りに成形されていない場合、この受光体の集光効率は小さくなる。そのため、従来の受光体は、光の透過および反射の制御が不十分であり、集光効率に改善の余地がある。 Conventionally, only the light directly irradiating the light receiving part of solar power generation has been used. In recent years, various methods for efficiently concentrating sunlight on solar cell elements are being developed. For example, Patent Document 1 proposes a light receiving body that covers the entire light receiving portion of a solar cell and has a prism portion. This photoreceptor improves the light collection efficiency of the solar cell by controlling the transmission and reflection of light incident from the light source using a prism. However, this optical receiver has a complicated optical design of the prism included in the optical receiver, and in addition, when manufacturing (molding) the optical receiver, it is difficult to precisely form the prism according to the optical design. If the prism is not molded according to the optical design, the light collection efficiency of the photoreceptor becomes small. For this reason, conventional photoreceptors have insufficient control of light transmission and reflection, and there is room for improvement in light collection efficiency.
本発明の目的は、光の透過と反射とを制御することで、太陽電池の受光部の集光効率をより高めることができる集光板を提供することである。 The objective of this invention is providing the light-condensing plate which can improve the condensing efficiency of the light-receiving part of a solar cell more by controlling permeation | transmission and reflection of light.
本発明は、太陽電池の受光部に設けられる集光板であって、前記集光板は、前記受光部に面する反射面を有する反射層と、前記反射層を貫通する、複数の光透過性の球状体と、を有し、前記球状体の前記反射面からの突出距離が、前記反射面と反対側の裏面からの突出距離に比べて小さいことを特徴とする集光板である。このような集光板は、光の透過と反射とがより効率的に制御されている。本発明の集光板を用いた太陽光発電モジュールは、集光効率が改善し、発電量が増大する優れた効果を示す。 The present invention is a light collecting plate provided in a light receiving portion of a solar cell, wherein the light collecting plate includes a reflective layer having a reflective surface facing the light receiving portion, and a plurality of light-transmitting materials penetrating the reflective layer. A light-collecting plate characterized in that a protruding distance of the spherical body from the reflecting surface is smaller than a protruding distance from the back surface opposite to the reflecting surface. In such a light collector, light transmission and reflection are more efficiently controlled. The photovoltaic power generation module using the light collector of the present invention exhibits excellent effects of improving the light collection efficiency and increasing the amount of power generation.
本発明の集光板は、前記反射層の前記裏面には、前記球状体を突出して積層される結合層を備えることが好ましい。このような集光板であれば、前記結合層が前記球状体をより強固に結合、保持することで、集光板の強度が増し、たとえば屋外で好適に用いることができる。 The light collector of the present invention preferably includes a bonding layer on the back surface of the reflective layer, the sphere being projected and laminated. If it is such a light-condensing plate, the said coupling layer will couple | bond and hold | maintain the said spherical body more firmly, and the intensity | strength of a light-condensing plate will increase, for example, can be used suitably outdoors.
また、前記反射層は、金属層であることが好ましい。このような反射層であれば、本発明の集光板は、光の透過と反射とを制御し、集光効率をより高めることができるため好ましい。 The reflective layer is preferably a metal layer. If it is such a reflection layer, since the condensing plate of this invention can control permeation | transmission and reflection of light, and can improve condensing efficiency more, it is preferable.
また、前記球状体の屈折率は、1.30〜2.30の範囲であることが好ましい。このような範囲の屈折率であれば、本発明の集光板は、光の透過と反射とを制御し、集光効率をより高めることができるため好ましい。 The refractive index of the spherical body is preferably in the range of 1.30 to 2.30. If it is the refractive index of such a range, the light-condensing plate of this invention is preferable since it can control the permeation | transmission and reflection of light, and can improve condensing efficiency more.
本発明の集光板は、光の透過と反射とを制御し、より集光効率を高めることができる。したがって、本発明の集光板を用いた太陽光発電モジュールは、集光効率が改善し、発電量が増大する。 The light collector of the present invention can control the transmission and reflection of light, and can further improve the light collection efficiency. Therefore, the photovoltaic power generation module using the light collector of the present invention has improved light collection efficiency and increased power generation.
以下、本発明の集光板の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the light collector of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施態様に係る集光板の、断面における構造の様子を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a light collector according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施態様の集光板11の主な構成は、反射面24を有する反射層13と、反射層13を貫通する複数の光透過性の球状体14とを有し、球状体14の反射面24からの突出距離が、反射面24と反対側の裏面23からの突出距離に比べて小さくなっている。複数の球状体14は、反射層13の反射面24の裏面23に対し、単層でかつ最密充填に近い状態で配列している。なお、図1は、裏面23に球状体14を突出して積層される結合層12を備えた集光板11を図示している。
As shown in FIG. 1, the main configuration of the
集光板11は、第1の面21と第2の面22とを有する。第1の面21は、反射層13の裏面23と球状体14の一部、または図1に示したように集光板11が結合層12を備える場合は結合層12と球状体14の一部とで、また、第2の面22は、反射層13の反射面24と、球状体14の一部とで、それぞれ構成される。図1において、集光板11の第1の面21側に入射した光は、大部分が球状体14を透過して、第2の面22側から出光する。また、集光板11の第2の面22側に入射した光は、大部分が反射層13の反射面24により反射する。
The
図2は、本発明の実施態様に係る集光板11と、集光板11に入射する光とを模式的に示した図である。光源31から集光板11aの第1の面21aに入射する光32は、光透過性の球状体14aを透過して、光33として第2の面22aから出射する。この際、第1の面21aに入射する光32は、球状体14aにて屈折、集光されて第2の面22aから出射されることとなり、したがって、大部分の光が集光板11aを透過する。他方、光源31から集光板11bの第2の面22b側に入射する光34は、その大部分が集光板11bの反射層13bの反射面により光35として反射する。したがって、集光板11aと集光板11bとを、図示した位置関係のように互いにその反射層13a、13bが対向するように配置した場合、一方の集光板、たとえば11aにおいて光源31から入射した光は、大部分が透過し、また他方の集光板、たとえば11bにおいて、光源31から入射した光は、大部分が反射される。なお、図2においては、屈折率が約1.9である球状体14が図示されている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the
図1において、反射層13は、光源(図示せず)から集光板11の第2の面22側に入射した光を反射する層である。反射層13は、反射面24と、その反対側の裏面23とをそれぞれ有する。反射層13は、金属層または白色顔料を含む樹脂層であることが好ましい。反射層13が金属層であれば、反射面24は、光が鏡面反射するので、反射率が高く、反射時の光の損失がないため好ましい。前記金属は、アルミニウム、銀、ロジウム、およびステンレスであれば、光の反射率が高いため好ましく、アルミニウム、銀、およびロジウムであれば、光の反射率の波長依存性が小さいためより一層好ましい。本発明の集光板11を太陽光発電モジュールに用いた場合、前記金属がアルミニウムやロジウムであれば、反射層13での紫外領域での光の吸収が小さいため、発電効率が高くなるため好ましい。
In FIG. 1, the
反射層13が金属層の場合、前記金属層は、特に制約はないが、たとえば後述する結合層12上に、蒸着法、スパッタリング法、およびメッキ法により設けることができる。
When the
また、反射層13は、たとえば後述する結合層12上に、金属粉を含む樹脂を塗工法や印刷法により積層して設けることができる。前記金属粉は、特に制約はないが、アルミフレーク、ニッケルフレーク、銅フレークが例示でき、また、前記樹脂は、特に制約はないが、ポリ(メタ)アクリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニルが例示できる。このような構成であれば、反射層13は、光の反射率が高く、反射時の光の損失がないため好ましい。
The
反射層13が白色顔料を含む樹脂層であれば、前記白色顔料は、たとえばアルミナ、硫酸バリウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、フォルステライト、およびウォラストナイトを好適に用いることができる。これらの白色顔料は、それぞれ単独で、あるいは複数組み合わせることで好適に用いることができる。また、前記白色顔料は、各種ガラスビーズ、パール顔料を用いることができ、さらに前記ガラスビーズは、中空ガラスビーズを用いることができる。なお、前記白色顔料の粒径は、5μm以下であれば、反射層13での反射率が高くなるため好ましい。前記樹脂層に用いる樹脂は、特に制約はないが、ポリ(メタ)アクリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニルであれば好適に用いることができる。
If the
本発明の集光板11で、反射層13が備える反射面24は、太陽光発電モジュールの吸収帯幅を含む光を反射する必要がある。したがって、反射層13が白色顔料を含む樹脂層の場合、前記白色顔料が、アルミナ、硫酸バリウムであれば、反射層13での前記太陽光発電モジュールの吸収帯幅における光の吸収が小さいため好ましい。
In the
なお、反射面24の反射率は、JISK7375に準じ、背景を黒色フェルトとした状況下において分光光度計を用いて求めることができる。反射面24の反射率は、50%以上であることが好ましい。本発明における反射率とは、250nm〜800nmの光の波長領域において、各波長における反射率を平均させた値であり、また、標準白色板として用いる硫酸バリウムの反射率を100%とする相対値である。
In addition, the reflectance of the
球状体14は、光を透過する層である。本発明の集光板11は、複数の球状体14を有する。球状体14は、反射層13の裏面23に対し、単層で、かつ最密充填に近い状態で配列している。このような構成のため、本発明の集光板11の第1の面21側に入射した光の透過率は高くなる。なお、球状体14は、互いに隣接する球状体表面同士の最短距離が反射層13を貫通する球状体14の平均半径以下に近接する状態であれば、所定の規則にしたがって配列していていなくても良い。
The
図3は、本発明の実施態様に係る集光板11の、反射層13と球状体14との位置関係の模式図である。模式的に表すため、球状体14は一つのみを図示している。集光板11は、反射層13を貫通する球状体14を有する。図3では、球状体14は、反射層13の、反射面24および裏面23のいずれの面に少なくともその一部分が露出している。以下、反射層13と球状体14との位置関係を詳細に説明する。集光板11において、球状体14の反射面24からの突出距離は、反射面24とは反対側の裏面23からの突出距離に比べて小さい。つまり、図3で、反射層13の裏面23と、反射層13の裏面23側で球状体14の最も遠い点までとの距離をL、また、反射層13の反射面24と、反射層13の反射面24側で球状体14の最も遠い点までとの距離をRとして表わした場合、球状体14と反射層13との位置関係が、L>Rである。図3のLは、球状体14の裏面23からの突出距離であり、Rは、球状体14の反射面24からの突出距離である。このような構成のため、本発明の集光板11は、反射層13の反射面24での反射率を高く維持しつつ、球状体14が光を屈折、集光し、光を十分に透過することができる。本発明の集光板11は、光の透過と反射とを制御し、集光効率が高いという優れた特徴を示す。なお、球状体14の突出距離は、集光板11の断面を、光学顕微鏡、電子顕微鏡などの顕微鏡を用いて観察、測定することで求めることができる。
FIG. 3 is a schematic diagram of the positional relationship between the
集光板11の第1の面21に入射する光が、球状体14により、効率よく屈折、集光できるため、球状体14の裏面23からの突出距離Lの大きさは、大きいほど好ましい。球状体14の裏面23からの突出距離Lの大きさの好ましい範囲は、球状体14の直径を100%とした際、50%以上、好ましくは75%以上、より好ましくは95%以上であり、また、球状体14の反射面24からの突出距離Rの大きさは、好ましくは25%以下、より好ましくは5%以下である。球状体14の反射面24からの突出距離Rがほぼ0に限りなく近くても、球状体14が反射面24に一部でも露出していれば、集光板11は、光を集光、透過させることができる。
Since the light incident on the
集光板11の第1の面21側からの光の透過率は、JISK7375に準じて分光光度計を用いて求めることができる。集光板11の透過率は、50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは85%以上である。本発明における透過率とは、250nm〜800nmの光の波長領域において、各波長における透過率を平均させた値であり、また、空気の透過率を100%とする相対値である。本発明において、光透過性とは、透過率が50%以上であることを示す。
The transmittance of light from the
球状体14の直径は、特に制約はないが例えば0.1μm〜1000μmの範囲であり、好ましくは10μm〜500μmの範囲である。前記直径が0.1μm以上であれば、集光板11の作製時、複数の球状体14同士の凝集が起こりにくいため、単層での配列が容易であるため好ましい。また、前記直径が0.1μm以上であれば、光の散乱や回折による光の損失を抑えられ、集光板11の第1の面21側からの光の透過率が高くなるため好ましい。また、前記直径が1000μm以下であれば、本発明の集光板11を軽量化でき、集光板11からの球状体14の経時による欠落が起きにくいため好ましい。本発明の集光板11は、通常屋外で太陽光発電モジュールに設置されて用いられる。本発明の集光板11は、たとえば1年以上経過しても球状体14が欠落せず、集光板11の光の透過率を高く維持できるため好ましい。なお、球状体14の直径は、顕微鏡で測定することができる。
Although the diameter of the
球状体14の屈折率の好ましい範囲は、1.30〜2.30であり、より好ましくは1.70〜2.10である。屈折率が1.30以上であれば、第1の面21上に光が入射した際に、球状体14にて屈折、集光されて第2の面22から出射できる、すなわち集光板11が光を効率よく集光できるため好ましく、また2.30以下であれば、第1の面21に入射した光が第2の面22を透過する際に、球状体14にて屈折、集光した光が、球状体内、球状体表面、または球状体外における第2の面22の近傍にて焦点を結び、第2の面22から出射できる、すなわち集光板11が光を適切に透過できるため好ましい。たとえば、図2に示したように、屈折率が約1.9の球状体14を用いた場合、球状体14の第1の面21に入射し、屈折し、集光した光は、球状体14と空気との界面近傍で焦点を結び、第2の面22から出射する。なお、球状体14の屈折率は、アッベ法等の通常の屈折率測定法で測定することができる。
The preferable range of the refractive index of the
球状体14は、特に制約はないが、ガラスビーズ、シリカビーズ、透明セラミックビーズに代表される無機球状体、アクリル樹脂ビーズ、ポリスチレン樹脂ビーズ、アクリル−スチレン共重合体ビーズ、メラミン樹脂ビーズ、ウレタン樹脂ビーズに代表される樹脂球状体を好適に用いることができる。
The
球状体14に好適に用いることができる前記無機球状体としては、ニカビーズHBシリーズ(日本カーバイド工業株式会社製)、ニカビーズMBシリーズ(日本カーバイド工業株式会社製)が、また、前記樹脂球状体としては、テクポリマーMBX−12(積水化成品工業株式会社製)、テクポリマーSBX−12(積水化成品工業株式会社製)、アートパールGR−400透明(根上工業株式会社製)、アートパールSE−050T(根上工業株式会社製)、アートパールP−400T(根上工業株式会社製)、およびオプトビーズ10500M(日産化学工業株式会社製)が挙げられる。
Examples of the inorganic spherical body that can be suitably used for the
図4は、本発明の実施態様に係る集光板11の第1の面21側の平面図の拡大図である。球状体14は、集光板11の第1の面21で反射層13の裏面23(図示せず)が構成する略平面から突出している。図4は、集光板が結合層12を備える場合であり、反射層13の裏面23と積層している結合層12から球状体14の一部が突出した構成を図示している。このような構成をとるため、本発明の集光板11は、光の透過と反射とを制御し、より集光効率を高めることができる。
FIG. 4 is an enlarged view of a plan view on the
球状体14は、略均一の大きさ(同程度の大きさ)であることが好ましい。球状体14の大きさが略均一で理想的に配列した場合、図4に示した通り、集光板11の第1の面21において、1つの球状体を6個の球状体が囲うように配列することができる。球状体14が図4に示したような最密充填に近い配列をした場合、集光板11は、第1の面21側から入射した光の透過率が高くなるため好ましい。なお、本発明において複数の球状体14が略均一の大きさ(同程度の大きさ)であるとは、複数の球状体14のそれぞれの直径を顕微鏡で1つの観察視野あたり30個を測定し、平均値と標準偏差とを求めた際、得られた変動係数(標準偏差/平均値)が、0.5以下であることを意味する。球状体14のそれぞれの直径を求める際は、光学顕微鏡、電子顕微鏡を好適に用いることができる。
It is preferable that the
本実施態様の集光板11で、第2の面22側である反射層13の反射面24は、略平面を構成する。球状体14は、結合層12と反射層13とを貫通している。換言すると、第2の面22で反射面24が構成する略平面から、球状体14の一部が突出した構造である。第2の面22の反射面24が構成する略平面の面積を100%としたとき、球状体14が第2の面22を占有する面積の範囲が0.1%〜40%の範囲であれば、本発明の集光板11は、光を適切に集光、透過し、かつ反射も適切に行えるため好ましい。前記面積が0.1%以上であれば、集光板11の第1の面21から入射した光は十分透過することができるため好ましく、また、40%以下であれば集光板11の第2の面22に入射した光は、反射面24で十分反射できるため好ましい。なお、前記面積の範囲は、集光板11の第2の面22側を顕微鏡で観察し、観察視野における球状体14が占める面積と、反射層13が占める面積とをそれぞれ測定し、反射層13が占める面積を100%とした際の球状体14が占める面積の比を計算することにより求めることができる。
In the
図5は、本発明の実施態様に係る集光板11の第2の面22側の平面図の拡大図である。球状体14の一部は、集光板11の反射層13の反射面24が構成する略平面から突出している。
FIG. 5 is an enlarged view of a plan view on the
本発明は、結合層12を有することが好ましい。結合層12は、反射層13の裏面23に球状体14を突出して積層される層である。換言すると、結合層12は、反射層13と積層されているとともに、複数の球状体14を結合、保持する層である。このような構成であれば、結合層12が球状体14をより強固に結合、保持することで、集光板11の強度が増すため好ましい。本発明の好ましい態様である集光板11に用いる結合層12は、反射層13との密着性が優れ、かつ複数の球状体14との結合を強固に保つことができる材料であることが好ましい。
The present invention preferably has a
結合層12は、光を透過してもよく、また不透過であってもよい。
The
結合層12には、たとえば各種の樹脂を用いることができ、好適には熱可塑性樹脂を用いることができる。結合層12に好適に用いることができる熱可塑性樹脂は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ(メタ)アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ乳酸、エチレンビニルアルコール共重合体、およびポリウレタンなどが挙げられる。結合層12がこのような熱可塑性樹脂であれば、反射層13との密着性が優れ、かつ球状体14との結合が強固に保つことができるため好ましい。
For the
結合層12には、ホットメルト接着剤や光エネルギー硬化型接着剤なども好適に用いることができる。
For the
結合層12に好適に用いることができる熱可塑性樹脂は、具体的には、住友化学株式会社製 商品名 エクセレンFXCX1001、エスポレックスSB2400、株式会社クラレ製 商品名 エバールE105Bが挙げられる。また、結合層12に好適に用いることができるホットメルト接着剤は、DIC株式会社製 商品名 タイフォースHH−100が、光エネルギー硬化性樹脂組成物はタイフォースExp.DC−200がそれぞれ挙げられる。
Specific examples of the thermoplastic resin that can be suitably used for the
集光板11の第1の面21における球状体14を除く構成、すなわち裏面23は、略平面を形成する。また、図1に示した集光板11のように、集光板11が結合層12を備える場合、結合層12の表面も略平面を形成している。
The configuration excluding the
結合層12および反射層13は、その製造の安定化のためのフィラーに代表される各種分散助剤、紫外線吸収剤、熱安定剤に代表される層の劣化を防止するための各種添加剤を含むことが可能である。
The
また、本発明の集光板11が結合層12を有する場合、球状体14は、その表面に各種表面処理を行うことが好ましい。たとえばシランカップリング剤やフッ素系添加剤を用いて表面処理を行うことで、球状体14は、結合層12と強固に結合することができる。さらに結合層12から球状体14が突出する大きさを制御できる。つまり、本発明の集光板11が結合層12を有する場合、球状体14の表面処理を適宜変更することで、球状体14の反射面24からの突出距離と、反射層13の裏面23からの突出距離とを容易に制御することができる。
Moreover, when the light-condensing
また本発明の集光板11は、光の透過および反射性能を大きく損なわない限り、反射層13、球状体14、結合層12以外の層、たとえば保護層を設けることも可能である。保護層は、たとえばアクリル板に代表される透明な樹脂板またはガラス板に、透明接着剤層を備えたものである。このような保護層と本発明の集光板11とを貼りあわせて用いることで、集光板の強度が増すため好ましい。
In addition, the
本発明の集光板11の厚さは、特に制約はないが、0.1μm〜1000μmの範囲が好適である。
Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the light-condensing
本発明の実施態様である集光板11は、たとえば以下に示す方法で作製することができる。作製方法は、その主旨を超えない限り、以下に限定されるものではない。
The
ポリエチレンラミ工程紙等の支持体を用意する。支持体に積層した熱可塑性樹脂、たとえばポリ(メタ)アクリル等を加熱した後、層状にし、続いてチタン酸バリウム系ガラスビーズ等の球状体を、樹脂層上に散布する。複数の球状体は、散布工程で前記樹脂層に均一に散布し、付着される。また、前記樹脂層に付着しない余分な球状体は、次の工程の前に、ブラシやゲージを用いて、またはエアー及び液体などで吹き飛ばすことで、十分除去される。次に、球状体は、樹脂層中に後述する工程条件を適宜選択し、適切な大きさで前記樹脂層中に埋没される。複数の球状体を埋没させた後、工程の雰囲気温度をさらに調整し、複数の球状体を樹脂層に固着する。以上により、光透過性の球状体14を結合した結合層12が得られる。この際、工程の雰囲気温度は結合層12の軟化温度以上とすることが好ましい。また、工程の雰囲気温度の調整は、熱風、赤外線、遠赤外線、マイクロ波、恒温槽、および面状ヒーターを用いることで行うことができる。さらに、必要であれば、紫外線等を用いることも可能である。また、押圧を行うことで、前記球状体が前記樹脂層に埋没する大きさを適切に制御できる。この押圧は、たとえばローラープレス、平板プレスによりおこなうことができる。前記球状体の前記樹脂層への埋没の大きさは、加熱方法、温度、加熱時間、押圧方法、押圧力、および押圧時間によって適宜制御ができる。具体的には、前記球状体の直径を100%としたときに、その突出度の度合いをおよそ40%〜60%程度になるように各種条件を適宜制御して行う。さらに、前記球状体が樹脂層を貫通し、その一部が支持体中に部分的に埋没する構成になるように、各種埋没および押圧の条件を適宜制御して行う。
Prepare a support such as polyethylene laminated paper. A thermoplastic resin laminated on the support, such as poly (meth) acryl, is heated and then layered, and then spherical bodies such as barium titanate glass beads are dispersed on the resin layer. The plurality of spherical bodies are uniformly spread and adhered to the resin layer in the spreading step. Further, the extra spherical body that does not adhere to the resin layer is sufficiently removed by using a brush or a gauge or blowing it with air or liquid before the next step. Next, the spherical body is appropriately selected in process conditions described later in the resin layer, and is embedded in the resin layer in an appropriate size. After the plurality of spherical bodies are buried, the atmospheric temperature of the process is further adjusted, and the plurality of spherical bodies are fixed to the resin layer. As described above, the
支持体を剥離した後、次に、球状体14を保持、結合した結合層12に、球状体14を保持した側の反対側に反射層13を設け、集光板11の中間体を作製する。なお、球状体14を保持した結合層12で、球状体14は、樹脂層である結合層を貫通している。そのため、反射層13を設ける工程では、樹脂層上とともに、球状体14上にも反射層13が積層される。
After the support is peeled off, the reflecting
反射層13は、前記中間体の球状体14を保持、結合した側と反対側に、アルミニウムなど金属を真空蒸着することで設けることができる。以下、アルミニウムを真空蒸着することにより反射層13を設けた例を説明する。
The
次に、前記中間体の、結合層12から突出した球状体14の上に積層されたアルミニウム層を除去する。
Next, the aluminum layer laminated on the
球状体14に積層されたアルミニウム層の除去工程は、特に制約はないが、たとえばプラズマエッチング、反応性イオンエッチング、ケミカルエッチング等の公知のエッチング方法で行うことできる。その際、雰囲気温度、時間等の条件を適宜変更することで、樹脂層に積層されたアルミニウム層は除去せず、球状体14に積層されたアルミニウム層のみを除去することができる。
The step of removing the aluminum layer laminated on the
以上の方法により、本発明の実施態様に係る集光板11を得ることができる。
By the above method, the
次に、上記実施態様の集光板11を用いた太陽光発電モジュールについて説明する。
Next, a solar power generation module using the
図6は、太陽光発電モジュール41の断面における構造の様子を示したものである。集光板11c、11dは、太陽電池42の受光部43に設けられる。その際、集光板11c、11dは、受光部43に面する反射面24c、24dを有する反射層13c、13dを備える。換言すると、太陽光発電モジュール41は、受光部43を有する太陽電池42と、集光板11c、11dとを有する。集光板11cの反射面24cと、集光板11dの反射面24dは、対向するように配置されている。図6に示したように、太陽電池42の受光部43は、1対の集光板11c、11dの間に設置される。図6では、前記太陽電池42の受光部43は、略水平に設置した例を図示している。なお、図6において、集光板11c、11dがそれぞれ備える球状体14は図示していない。
FIG. 6 shows the structure of the cross section of the photovoltaic
図6において、太陽光発電モジュール41が備える集光板11c、11dは、受光部43に対して実質的に90度の角度で設置されている。集光板11c、11dが受光部43に対してなす角度51、52のそれぞれの大きさの範囲は、略90度であることが好ましい。このように集光板11の反射面24を互いに相対するように設置することで、本発明の集光板11は、優れた集光効率を示す。たとえば光源が図6の31Lの位置にある場合、集光板11cを透過して受光部43に照射する光、直接受光部43に照射する光に加え、集光板11dからの光の反射により受光部43に照射する光が寄与することで、太陽光発電モジュール41への光源31Lから受光部43に入射する光量は増大する。さらに、光源の位置が31Rの場合でも、一方の集光板11dは光を透過して受光部43に照射する光と、直接受光部43に照射する光に加え、他方の集光板11cによる光を反射する受光部43に照射する光とが寄与するため、太陽光発電モジュール41への受光部43に入射する光量は増大する。このように、本発明の集光板11は、光の透過と反射とがより効率的に制御されているため、太陽光発電モジュール41に用いた場合、優れた集光効率を示す。
In FIG. 6, the
太陽光発電モジュール41に入射する光源が太陽の場合、光源の位置は経時により変化する。たとえば、図6において、光源31は、経時により31L、31M、31Rへと位置が変化する。本発明の集光板11は、光源が31L、31M、31Rのいずれの位置であっても、集光板11は光の透過と反射とを効率的に行うため、集光効率が高く、太陽光発電モジュール41の発電量が増大する。
When the light source incident on the photovoltaic
太陽光発電モジュール41に入射する光源が太陽の場合、光源の位置は、経時により変化する。そのため、従来の太陽光発電モジュール41は、たとえば受光部43が水平面から傾斜する角度を、外部電源を用いて光源を追尾し制御することで、その発電量を増大させるようにしても良い。
When the light source incident on the photovoltaic
また、光源を追尾しない太陽光発電モジュール41は、設置する緯度を考慮して、その受光部43の受光部と設置面との角度を傾斜させて発電量を向上させるようにしても良い。たとえば、太陽光発電モジュール41を北緯35度の東京に設置する場合、受光部43は、真南に向けるとともに、地軸の傾き約23度を考慮し、鉛直面から約58度(水平に設置する面から約32度)傾斜させている。
In addition, the photovoltaic
なお、太陽光発電モジュール41の受光部43を、外部電源を用いて光源を追尾できるように位置を制御することや、水平面から傾斜させることは、太陽光発電モジュール41の設置条件の制約により難しい場合がある。そのため、たとえば特許文献1(特開平9−139518号公報)に記載されているように、各種受光体(集光装置、集光板)を用いて、集光効率を高め、発電量の改善がなされても良い。
Note that it is difficult to control the position of the
各種プリズムを有する集光板を組み合わせた受光体では、プリズムにより光の透過と反射とを制御するため、プリズムの光学設計が複雑であり、集光板のプリズム成形が難しく、したがって十分な集光性能が得られないという問題があった。さらに、太陽光発電モジュールの設置位置(緯度)により、プリズム形状の設計を変更する必要があった。また、太陽が、季節ごとに南中高度を変化させることにプリズム形状の設計を対応させることは、事実上不可能である。太陽光発電モジュールに用いる集光板は、より簡単な構造であること、および太陽光発電モジュールの設置位置(緯度)によらず、高い集光効率を示すことが好ましい。 In a photoreceptor that combines a condensing plate having various prisms, light transmission and reflection are controlled by the prism, so the optical design of the prism is complicated, and it is difficult to form a prism for the condensing plate. There was a problem that it could not be obtained. Furthermore, it was necessary to change the prism shape design depending on the installation position (latitude) of the photovoltaic power generation module. In addition, it is virtually impossible for the sun to adapt the prism-shaped design to changing the altitude in the south and middle with each season. It is preferable that the light collector used in the solar power generation module has a simpler structure and exhibits high light collection efficiency regardless of the installation position (latitude) of the solar power generation module.
本発明の集光板11は、光の透過と反射とがより効率的に制御されているため、集光効率が高い。したがって、この集光板11を用いた太陽光発電モジュール41は、従来よりも優れた発電量を示す。集光板11は、構造が簡単なため、既設の太陽光発電モジュール41にも容易に取り付けでき、またその取り外しや交換も容易に行うことができる。さらに、本発明の集光板11は、球状体14を用いて集光しているため、太陽光発電モジュールの設置位置(緯度)により仕様を変更することなく、いずれの設置位置、いずれの季節においても高い集光効率を示す。
The
なお、図6には、集光板11が1対のみの場合を示している。たとえば、太陽電池42を囲むように、集光板を設けることもでき、その場合、太陽光発電モジュール41の受光部43への受光効率をさらに高めることができる。また、集光板11をたとえば円筒状にして太陽電池42に設置すれば、実質上対を形成するため、太陽電池42に集光板1つのみを設けることもできる。すなわち、集光板における反射板の少なくとも一部の反射面が対向し、その反射面から突出する球状体があれば、上述したように、集光効率を向上させることができる。ところで、太陽電池42は、通常、複数の電池素子を配列して構成されるが、当該電池素子ごとに集光板を設ける場合に比べて、配列された複数の電池素子の外側に集光板を設ける場合のほうが好ましい。
FIG. 6 shows a case where there is only one pair of
以上説明したように、本発明によれば、光の透過と反射とを制御し、太陽電池の受光部の集光効率をより高めることができる集光板が提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided a light collector that can control the transmission and reflection of light and can further improve the light collection efficiency of the light receiving portion of the solar cell.
11、11a、11b、11c、11d・・・集光板
12、12a、12b、12c、12d・・・結合層
13、13a、13b、13c、13d・・・反射層
14、14a、14b・・・球状体
21、21a、21b・・・第1の面
22、22a、22b・・・第2の面
23、23c、23d・・・反射層の裏面
24、24c、24d・・・反射層の反射面
31、31L、31M、31R・・・光源
32、33、34、35・・・光
41・・・太陽光発電モジュール
42・・・太陽電池
43・・・受光部
51、52・・・集光板が受光部に対してなす角度
L・・・球状体の、反射層の裏面からの突出距離
R・・・球状体の、反射層の反射面からの突出距離
11, 11a, 11b, 11c, 11d ...
Claims (5)
前記集光板は、
前記受光部に面する反射面を有する反射層と、
前記反射層を貫通する、複数の光透過性の球状体と、
を有し、
前記球状体の前記反射面からの突出距離が、前記反射面と反対側の裏面からの突出距離に比べて小さい
ことを特徴とする集光板。 A light collector provided in the light receiving portion of the solar cell,
The light collector is
A reflective layer having a reflective surface facing the light receiving portion;
A plurality of light-transmitting spheres penetrating the reflective layer;
Have
The light collecting plate, wherein a protruding distance of the spherical body from the reflecting surface is smaller than a protruding distance from a back surface opposite to the reflecting surface.
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2013
- 2013-06-17 JP JP2013126315A patent/JP2014041998A/en active Pending
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