JP2014175318A - 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ - Google Patents
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Abstract
【課題】ホモジナイザー下部の側面からの光漏れを生じさせることなく、簡易な方法で確実にホモジナイザーを固定することが可能な集光型太陽光発電モジュール用レシーバを提供すること。
【解決手段】集光型太陽光発電モジュール用レシーバ10aは、基板12と、基板12上に固定された、太陽光を受光するための太陽電池セル14と、太陽電池セル14の真上に載置され、集光装置で集光された太陽光を太陽電池セル14へ導くためのホモジナイザー16と、太陽電池セル14を保護するための封止材18と、ホモジナイザー16の上面に載置された固定板20と、固定板20を基板12に固定するためのワイヤー26、26とを備えている。封止剤18は、ホモジナイザー16の側面に付着させないのが好ましい。
【選択図】図1
【解決手段】集光型太陽光発電モジュール用レシーバ10aは、基板12と、基板12上に固定された、太陽光を受光するための太陽電池セル14と、太陽電池セル14の真上に載置され、集光装置で集光された太陽光を太陽電池セル14へ導くためのホモジナイザー16と、太陽電池セル14を保護するための封止材18と、ホモジナイザー16の上面に載置された固定板20と、固定板20を基板12に固定するためのワイヤー26、26とを備えている。封止剤18は、ホモジナイザー16の側面に付着させないのが好ましい。
【選択図】図1
Description
本発明は、集光型太陽光発電モジュール用レシーバに関し、さらに詳しくは、集光装置により集光された高エネルギーの太陽光を太陽電池セルに照射することによって発電を行う集光型太陽光発電モジュール用のレシーバに関する。
太陽光発電モジュールは、太陽光をそのまま太陽電池セルに照射する非集光型と、集光装置を用いて集光された太陽光を太陽電池セルに照射する集光型に大別される。これらの内、集光型太陽光発電モジュールは、太陽電池セルを小さくすることができるので、変換効率の良い高価なセルを使用しても電力製造コストに与える影響が小さい。そのため、集光型太陽光発電モジュールは、安価な電力を効率よく製造できるという利点がある。
集光型太陽光発電モジュールは、太陽光を集光するための集光レンズ(1次光学系:Primary Optic Element)を備えている。集光レンズで集光された光は、中心部の強度が強く、周辺部の強度は弱い。このような光を直接、太陽電池セルに照射すると、高い発電効率は得られない。そのため、集光型太陽光発電モジュールは、通常、太陽電池セルの真上にホモジナイザーと呼ばれる柱状又は錘台状の光学部材(2次光学系:Secondary Optic Element)が設けられる。ホモジナイザーは、集光レンズにより集光された高エネルギーの太陽光を側面で繰り返し全反射させることにより、光のエネルギーを均一化させるためのものである。
太陽光発電モジュールにおいて、太陽電池セルは基板上に固定され、太陽電池セルの真上にはホモジナイザーが配置される。さらに、太陽電池セルの周囲及びホモジナイザーの下部は、封止材で覆われている。このような基板、太陽電池セル及びホモジナイザーで構成される単位は、「レシーバ」と呼ばれている。
ホモジナイザーは、単に太陽電池セルの真上に載置されるだけである。封止材は、太陽電池セルへの水の侵入を防止するためのものであり、接着剤としての機能はない。そのため、外部からの衝撃や振動が加わってもホモジナイザーの位置がずれないようにするために、ホモジナイザーは、通常、種々の固定部材を用いてレシーバに固定されている。
ホモジナイザーは、単に太陽電池セルの真上に載置されるだけである。封止材は、太陽電池セルへの水の侵入を防止するためのものであり、接着剤としての機能はない。そのため、外部からの衝撃や振動が加わってもホモジナイザーの位置がずれないようにするために、ホモジナイザーは、通常、種々の固定部材を用いてレシーバに固定されている。
例えば、特許文献1には、断面がコの字型の台座被覆部を用いて、柱状光学部材をレシーバ基板に固定する方法が開示されている。
特許文献2には、レシーバ基板に保持部を立設し、保持部を用いて柱状光学部材をレシーバ基板に固定する方法が開示されている。
さらに、特許文献3には、太陽電池セルの周囲に4本の支柱を立設し、支柱の上に貫通孔を有する遮光板を載せ、遮光板の貫通孔にホモジナイザーを挿入する方法が開示されている。
特許文献2には、レシーバ基板に保持部を立設し、保持部を用いて柱状光学部材をレシーバ基板に固定する方法が開示されている。
さらに、特許文献3には、太陽電池セルの周囲に4本の支柱を立設し、支柱の上に貫通孔を有する遮光板を載せ、遮光板の貫通孔にホモジナイザーを挿入する方法が開示されている。
しかしながら、従来のホモジナイザーの固定方法は、いずれも複雑な部材を必要とする。そのため、レシーバにホモジナイザーを固定する際、レシーバが大掛かりなものとなることが多い。あるいは、ホモジナイザーを固定するには、オーバースペックなものを使用している場合が多い。
さらに、封止材は、接着剤としての機能はないが、ホモジナイザーの下部の側面を封止剤で覆うと、ホモジナイザーの横ずれをある程度抑制することができる。しかしながら、ホモジナイザーの下部の側面を封止材で覆うと、封止材から光が漏れる場合がある。
さらに、封止材は、接着剤としての機能はないが、ホモジナイザーの下部の側面を封止剤で覆うと、ホモジナイザーの横ずれをある程度抑制することができる。しかしながら、ホモジナイザーの下部の側面を封止材で覆うと、封止材から光が漏れる場合がある。
本発明が解決しようとする課題は、簡易な方法で確実にホモジナイザーを固定することが可能な集光型太陽光発電モジュール用レシーバを提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、ホモジナイザー下部の側面からの光漏れを生じさせることなく、簡易な方法で確実にホモジナイザーを固定することが可能な集光型太陽光発電モジュール用レシーバを提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、ホモジナイザー下部の側面からの光漏れを生じさせることなく、簡易な方法で確実にホモジナイザーを固定することが可能な集光型太陽光発電モジュール用レシーバを提供することにある。
上記課題を解決するために本発明に係る集光型太陽光発電モジュール用レシーバは、
基板と、
前記基板上に固定された、太陽光を受光するための太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの真上に載置され、集光装置で集光された前記太陽光を前記太陽電池セルへ導くためのホモジナイザーと、
前記太陽電池セルを保護するための封止材と、
前記ホモジナイザーの上面に載置された固定板と、
前記固定板を前記基板に固定するためのワイヤーと
を備えている。
この場合、前記封止剤は、前記ホモジナイザーの側面に付着させないのが好ましい。
基板と、
前記基板上に固定された、太陽光を受光するための太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの真上に載置され、集光装置で集光された前記太陽光を前記太陽電池セルへ導くためのホモジナイザーと、
前記太陽電池セルを保護するための封止材と、
前記ホモジナイザーの上面に載置された固定板と、
前記固定板を前記基板に固定するためのワイヤーと
を備えている。
この場合、前記封止剤は、前記ホモジナイザーの側面に付着させないのが好ましい。
ホモジナイザーの上面に固定板を載せ、固定板と基板とをワイヤーで固定すると、ホモジナイザーを確実に固定することができる。また、大掛かりな固定部材が不要となるので、レシーバを低コスト化することができる。さらに、封止材がホモジナイザーの側面に付着しないように、太陽電池セルを封止材で覆うと、ホモジナイザー下部の側面からの光漏れを防止することができる。
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
[1. 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ(1)]
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール用レシーバ(以下、単に「レシーバ」ともいう)の平面図(上図)及び正面図(下図)を示す。図1において、レシーバ10aは、基板12と、太陽電池セル14と、ホモジナイザー(2次光学系)16と、封止材18と、固定板20と、ワイヤー26、26とを備えている。
[1. 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ(1)]
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール用レシーバ(以下、単に「レシーバ」ともいう)の平面図(上図)及び正面図(下図)を示す。図1において、レシーバ10aは、基板12と、太陽電池セル14と、ホモジナイザー(2次光学系)16と、封止材18と、固定板20と、ワイヤー26、26とを備えている。
[1.1. 基板]
基板12は、その表面に太陽電池セル14を固定するためのものである。基板12の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。基板12の材料としては、例えば、アルミニウム、銅などがある。
なお、図1に示す例において、後述するように基板12の裏面にワイヤー26、26を引っ掛けるようになっており、基板12にはワイヤー26、26を支持するための支持部材が設けられていないが、基板12にこのような支持部材を設けても良い。
基板12は、その表面に太陽電池セル14を固定するためのものである。基板12の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。基板12の材料としては、例えば、アルミニウム、銅などがある。
なお、図1に示す例において、後述するように基板12の裏面にワイヤー26、26を引っ掛けるようになっており、基板12にはワイヤー26、26を支持するための支持部材が設けられていないが、基板12にこのような支持部材を設けても良い。
[1.2. 太陽電池セル]
太陽電池セル14は、照射された光を受光し、これを電力に変換するためのセルである。本発明において、太陽電池セル14の構造や、これを構成する材料は、特に限定されるものではなく、種々の構造及び材料からなるセルを用いることができる。
太陽電池セル14は、一般に、裏面電極、光起電力効果を奏する半導体層、及び上部電極がこの順で積層された構造を備えている。半導体層の表面には、反射防止膜が形成される場合もある。半導体層としては、例えば、結晶シリコン、InGaP/InGaAs/Geに代表されるIII-V族化合物半導体などが知られている。
太陽電池セル14は、照射された光を受光し、これを電力に変換するためのセルである。本発明において、太陽電池セル14の構造や、これを構成する材料は、特に限定されるものではなく、種々の構造及び材料からなるセルを用いることができる。
太陽電池セル14は、一般に、裏面電極、光起電力効果を奏する半導体層、及び上部電極がこの順で積層された構造を備えている。半導体層の表面には、反射防止膜が形成される場合もある。半導体層としては、例えば、結晶シリコン、InGaP/InGaAs/Geに代表されるIII-V族化合物半導体などが知られている。
本実施の形態において、太陽電池セル14は、基板12の表面に固定されている。基板12には、太陽電池セル14に加えて、太陽電池セル14による発電に必要な各種の構成要素が設けられる。図1において、図示は省略されているが、基板12の上に、絶縁層及びプレートがこの順で形成され、プレートの上には、太陽電池セル14がリード電極を介して固定されている。
[1.3. ホモジナイザー]
[1.3.1. ホモジナイザーの形状]
ホモジナイザー(二次光学系)16は、集光装置(図示せず)により集光された太陽光を太陽電池セル14に導くためのものである。また、ホモジナイザー16は、導かれた光を側面で繰り返し全反射させることにより、光のエネルギーを均一化させるためのものでもある。ホモジナイザー16は、その下端面が太陽電池セル14に対向するように、太陽電池セル14の真上位置に立設される。
[1.3.1. ホモジナイザーの形状]
ホモジナイザー(二次光学系)16は、集光装置(図示せず)により集光された太陽光を太陽電池セル14に導くためのものである。また、ホモジナイザー16は、導かれた光を側面で繰り返し全反射させることにより、光のエネルギーを均一化させるためのものでもある。ホモジナイザー16は、その下端面が太陽電池セル14に対向するように、太陽電池セル14の真上位置に立設される。
本発明において、ホモジナイザー16は、集光装置側(紙面の上側)の断面積が太陽電池セル14側の断面積より大きい錐台形状を有する。ホモジナイザー16の断面の形状は、特に限定されるものではなく、円形、楕円形、多角形のいずれであっても良い。ホモジナイザー16の側面の角度(又は、ホモジナイザー16が錐であると仮定したときの頂角)は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の角度を選択することができる。
図1に示す例において、ホモジナイザー16は、錘台状の本体16aと、本体16aの上端(集光装置側)に一体的に設けられた、板状のホモジナイザー支え16bとを備えている。ホモジナイザー支え16bの面積は、本体16aの上端(集光装置側)の面積より大きくなっている。ホモジナイザー支え16bは、必ずしも必要ではないが、これを設けることによって、ホモジナイザー16を基板12に固定するのが容易化する。
なお、図1に示す例において、ホモジナイザー支え16bの平面形状は、正方形になっているが、平面形状はこれに限定されるものではない。
なお、図1に示す例において、ホモジナイザー支え16bの平面形状は、正方形になっているが、平面形状はこれに限定されるものではない。
集光型太陽光発電モジュールは、太陽光を集光装置で曲げるため、太陽電池セル14を常に太陽の方向に正確に向けておく必要がある。そのため、集光型太陽光発電モジュールは、一般に、太陽電池セル14を太陽の方向に向けるための追尾装置を備えている。しかしながら、ホモジナイザー16の形状が柱状である場合、追尾ズレが生じたときに変換効率が著しく低下する。これに対し、ホモジナイザー16の形状を錐台状とすると、僅かな追尾ズレが生じても変換効率が大きく低下しないという利点がある。
[1.3.2. ホモジナイザーの材料]
ホモジナイザー16には、光透過性の高い材料が用いられる。ホモジナイザー16の材料としては、例えば、
(a)ほう珪酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラスなどのナトリウム含有ガラス、
(b)アルミノケイ酸ガラス、ソーダカリバリウムガラス、
などがある。特に、ナトリウム含有ガラスは、安価で加工が容易であるため、ホモジナイザー16の材料として好適である。
ホモジナイザー16には、光透過性の高い材料が用いられる。ホモジナイザー16の材料としては、例えば、
(a)ほう珪酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラスなどのナトリウム含有ガラス、
(b)アルミノケイ酸ガラス、ソーダカリバリウムガラス、
などがある。特に、ナトリウム含有ガラスは、安価で加工が容易であるため、ホモジナイザー16の材料として好適である。
ホモジナイザー16の表面には、必要に応じて各種の膜が形成されていても良い。
例えば、ホモジナイザー16の上端面(光の入射面)には、反射防止膜が形成されていても良い。反射防止膜としては、例えば、
(a)アルミナとチタニアの多層構造からなるTiO2/Al2O3反射防止膜、
(b)フッ化マグネシウム層やフッ化カルシウム層からなる反射防止膜、
などがある。
例えば、ホモジナイザー16の上端面(光の入射面)には、反射防止膜が形成されていても良い。反射防止膜としては、例えば、
(a)アルミナとチタニアの多層構造からなるTiO2/Al2O3反射防止膜、
(b)フッ化マグネシウム層やフッ化カルシウム層からなる反射防止膜、
などがある。
また、ホモジナイザー16と太陽電池セル14の界面に、水分の侵入を防止するための保護膜を介在させても良い。
保護膜には、透光性が高く、かつ、耐熱性の高い材料を用いるのが好ましい。保護膜の材料としては、例えば、ゲル状のシリコーン樹脂、アクリル樹脂フィルム、などがある。
保護膜には、透光性が高く、かつ、耐熱性の高い材料を用いるのが好ましい。保護膜の材料としては、例えば、ゲル状のシリコーン樹脂、アクリル樹脂フィルム、などがある。
[1.4. 封止材]
[1.4.1. 封止材の材料]
封止材18は、太陽電池セル14の露出部分を覆い、太陽電池セル14を保護するためのものである。図1に示す例において、封止材18は、さらに、ホモジナイザー16の下部の側面を覆っている。
[1.4.1. 封止材の材料]
封止材18は、太陽電池セル14の露出部分を覆い、太陽電池セル14を保護するためのものである。図1に示す例において、封止材18は、さらに、ホモジナイザー16の下部の側面を覆っている。
ホモジナイザー16の下部の側面を封止材18で覆う場合、封止材18の劣化に起因する太陽電池セル14への水の侵入を長期間に渡って防止する必要がある。そのため、封止材18には、耐熱性及び耐候性の高い材料を用いる必要がある。
封止材18の材料としては、例えば、
(a)微粉ガラス入りシリコン樹脂、
(b)高い熱伝導性及び光反射性を有する白色かつ不透明の無機材料粉末(例えば、炭酸カルシウム、酸化チタン、高純度アルミナ、高純度酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、窒化アルミニウムなど)を充填した自己接着性RTVゴム、
(c)(b)の材料に、さらに10重量%以上のフッ素化シリコン樹脂を添加した材料、
(d)エポキシ樹脂、
などがある。
封止材18の材料としては、例えば、
(a)微粉ガラス入りシリコン樹脂、
(b)高い熱伝導性及び光反射性を有する白色かつ不透明の無機材料粉末(例えば、炭酸カルシウム、酸化チタン、高純度アルミナ、高純度酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、窒化アルミニウムなど)を充填した自己接着性RTVゴム、
(c)(b)の材料に、さらに10重量%以上のフッ素化シリコン樹脂を添加した材料、
(d)エポキシ樹脂、
などがある。
[1.4.2. 封止材の屈折率と高さ]
太陽電池セル14への水の侵入を防止することができ、かつ、耐熱性及び/又は耐候性を有する材料として、上述した種々の材料が知られている。上述した材料の耐候性と屈折率との間には相関があり、一般に、耐候性の高い材料ほど、屈折率が高くなる傾向がある。すなわち、低屈折率と高耐候性とを同時に満たし、かつ、太陽電池セル14の封止材18として使用可能な材料は、知られていない。
太陽電池セル14への水の侵入を防止することができ、かつ、耐熱性及び/又は耐候性を有する材料として、上述した種々の材料が知られている。上述した材料の耐候性と屈折率との間には相関があり、一般に、耐候性の高い材料ほど、屈折率が高くなる傾向がある。すなわち、低屈折率と高耐候性とを同時に満たし、かつ、太陽電池セル14の封止材18として使用可能な材料は、知られていない。
図2(a)に、ホモジナイザー16下部の側面に封止材18が付着している集光型太陽光発電モジュール用レシーバ10aの断面模式図を示す。図2(b)に、ホモジナイザー16下部の側面に封止材18が付着していない集光型太陽光発電モジュール用レシーバ10aの断面模式図を示す。
図2(a)において、レシーバ10aは、ホモジナイザー16の下部の側面が高さHの封止材18で覆われている。ここで、「封止材18の高さ」とは、ホモジナイザー16の下端面から封止材18の上端までの距離をいう。
図2(a)において、レシーバ10aは、ホモジナイザー16の下部の側面が高さHの封止材18で覆われている。ここで、「封止材18の高さ」とは、ホモジナイザー16の下端面から封止材18の上端までの距離をいう。
ホモジナイザー16の下部の側面が封止材18で覆われている場合において、封止材18の屈折率が低くなり、封止材18とホモジナイザー16との屈折率の差が大きくなると、ホモジナイザー16の下部において光が全反射しやすくなる。しかしながら、低屈折率材料は、一般に、耐熱性及び/又は耐候性が低いので、漏れだした光が相対的に少ない場合であっても、劣化しやすい。
一方、高屈折率材料は、一般に、耐熱性及び/又は耐候性が高い。しかしながら、封止材18の屈折率が高くなるほど、及び/又は、封止材18の高さHが高くなるほど、ホモジナイザー16の下部において光が全反射しにくくなる。その結果、光の一部が封止材18内に漏れ出す。高屈折率材料は、耐熱性及び/又は耐候性が高いので、光漏れが生じても劣化しにくいが、光漏れは変換効率を低下させる原因となる。
これに対し、図2(b)に示すように、封止材18がホモジナイザー16の下部の側面に付着しないように太陽電池セル14を封止材18で覆うと(換言すれば、封止材18の高さHをゼロにすると)、ホモジナイザー16の下部の側面からの光漏れを抑制することができる。また、光漏れに起因する封止材18の劣化が抑制されるので、封止材18には、低コストな低屈折率材料を用いることができる。
[1.5. 固定板]
[1.5.1. 固定板の形状]
固定板20は、ホモジナイザー16を基板12に固定するためのものであり、ホモジナイザー16の上面に載置されている。また、固定板20の上面には、ワイヤー26、26を支持するための第2支持部材22a…、22b…が設けられている。固定板20の形状、並びに、第2支持部材22a…、22b…の形状、個数及び配置は、特に限定されるものではなく、ホモジナイザー16をワイヤー26、26で確実に固定できるものであれば良い。
[1.5.1. 固定板の形状]
固定板20は、ホモジナイザー16を基板12に固定するためのものであり、ホモジナイザー16の上面に載置されている。また、固定板20の上面には、ワイヤー26、26を支持するための第2支持部材22a…、22b…が設けられている。固定板20の形状、並びに、第2支持部材22a…、22b…の形状、個数及び配置は、特に限定されるものではなく、ホモジナイザー16をワイヤー26、26で確実に固定できるものであれば良い。
図1に示す例において、固定板20は、正方形の対向する角部を切り落とした六角形の平面形状を有している。また、第2支持部材22a…、22b…は、固定板20の上面であって、切り落とされた2箇所の角部に、それぞれ、2個ずつ設けられている。
第2支持部材22a…、22b…は、爪状の形状を有しているが、第2支持部材22a…、22b…の形状はこれに限定されるものではなく、ワイヤー26、26を確実に支持することができる形状(例えば、板状)であればよい。第2支持部材22a…、22b…は、溶接、曲げ加工などにより形成することができる。
第2支持部材22a…、22b…は、爪状の形状を有しているが、第2支持部材22a…、22b…の形状はこれに限定されるものではなく、ワイヤー26、26を確実に支持することができる形状(例えば、板状)であればよい。第2支持部材22a…、22b…は、溶接、曲げ加工などにより形成することができる。
固定板20の中央には、貫通孔20aが設けられている。貫通孔20aは、光をホモジナイザー16の本体16aに導くことができ、かつ、ホモにナイザー支え16bの面積より小さい面積であれば良い。貫通孔20aの面積をホモジナイザー支え16bの面積より小さくするのは、固定板20及びワイヤー26、26によりホモジナイザー16を太陽電池セル14の上面に押圧するためである。
図1に示す例において、貫通孔20aは、正方形の対向する角部を切り落とした六角形の平面形状を有している。また、貫通孔20aは、切り落とされた角部の部分を除き、ホモジナイザー支え16bの平面形状とほぼ同一になっている。
図1に示す例において、貫通孔20aは、正方形の対向する角部を切り落とした六角形の平面形状を有している。また、貫通孔20aは、切り落とされた角部の部分を除き、ホモジナイザー支え16bの平面形状とほぼ同一になっている。
固定板20の下面であって、貫通孔20aの周囲には、固定爪24、24…が設けられている。固定爪24、24…は、固定板20にホモジナイザー支え16bを固定するためのものである。固定爪24、24…は、必ずしも必要ではないが、固定爪24、24…によりホモジナイザー支え16bを固定すると、外力や振動によるホモジナイザー16の横ずれを確実に防止することができる。固定爪24、24…は、溶接、曲げ加工などにより形成することができる。
[1.5.2. 固定板の材料]
固定板20の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。固定板20の材料としては、例えば、ステンレス鋼、Al、Al合金、一般鋼、銅、銅合金などがある。
固定板20の材料は、特に、Al及びAl合金が好ましい。Al及びAl合金は、熱伝導率が高く、かつ、光の反射率も高いので、集光された光が不可抗力により固定板20の表面に照射された場合であっても、酸化劣化しにくいという利点がある。
固定板20の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。固定板20の材料としては、例えば、ステンレス鋼、Al、Al合金、一般鋼、銅、銅合金などがある。
固定板20の材料は、特に、Al及びAl合金が好ましい。Al及びAl合金は、熱伝導率が高く、かつ、光の反射率も高いので、集光された光が不可抗力により固定板20の表面に照射された場合であっても、酸化劣化しにくいという利点がある。
[1.6. ワイヤー]
[1.6.1. ワイヤーの個数及び長さ]
ワイヤー26、26は、固定板20を基板12に固定するためのものである。ワイヤー26、26の個数は、特に限定されるものではなく、固定板20を確実に固定できる個数であればよい。
図1に示す例において、固定板20は、六角形の平面形状を有しており、かつ、対向する角部に第2支持部材22a、22b…が設けられている。そのため、固定板20は、2個のワイヤー26、26を用いて基板12に固定されている。
すなわち、1つ目のワイヤー26は、一端が第2支持部材22a、22aに引っ掛けられ、他端が基板12の角部に引っ掛けられている。同様に、2つ目のワイヤー26は、一端が第2支持部材22b、22bに引っ掛けられ、他端が基板12の角部に引っ掛けられている。
[1.6.1. ワイヤーの個数及び長さ]
ワイヤー26、26は、固定板20を基板12に固定するためのものである。ワイヤー26、26の個数は、特に限定されるものではなく、固定板20を確実に固定できる個数であればよい。
図1に示す例において、固定板20は、六角形の平面形状を有しており、かつ、対向する角部に第2支持部材22a、22b…が設けられている。そのため、固定板20は、2個のワイヤー26、26を用いて基板12に固定されている。
すなわち、1つ目のワイヤー26は、一端が第2支持部材22a、22aに引っ掛けられ、他端が基板12の角部に引っ掛けられている。同様に、2つ目のワイヤー26は、一端が第2支持部材22b、22bに引っ掛けられ、他端が基板12の角部に引っ掛けられている。
なお、図1に示す例において、長さの短い2個のワイヤー26、26を用いて固定板20を固定しているが、長さの長い1個のワイヤーを用いて固定板20を固定することもできる。
また、図1に示す例において、第2支持部材22a、…22b…は、固定板20の対向する2箇所に設けられているが、残りの角部にさらに第2支持部材を設けても良い。この場合、長さの短い4個のワイヤーを用いて固定板20を固定しても良く、あるいは、長さの長い1個又は2個のワイヤーを用いて固定板20を固定しても良い。
さらに、図1に示す例において、ワイヤー26を基板12の角部に引っ掛けているが、基板12の表面又は裏面にワイヤー26を支持するための支持部材を設けても良い。
また、図1に示す例において、第2支持部材22a、…22b…は、固定板20の対向する2箇所に設けられているが、残りの角部にさらに第2支持部材を設けても良い。この場合、長さの短い4個のワイヤーを用いて固定板20を固定しても良く、あるいは、長さの長い1個又は2個のワイヤーを用いて固定板20を固定しても良い。
さらに、図1に示す例において、ワイヤー26を基板12の角部に引っ掛けているが、基板12の表面又は裏面にワイヤー26を支持するための支持部材を設けても良い。
[1.6.2. ワイヤーの材料]
ワイヤー26、26の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。ワイヤー26、26の材料としては、例えば、ステンレス鋼、一般鋼、Al、Al合金、銅、銅合金などがある。
ワイヤー26、26の材料は、特に、ステンレス鋼、一般鋼が好ましい。これは、追尾ズレにより光がワイヤに当たる場合、高温(300〜500℃)になるが、これらの材料はこの温度に十分耐える材料であるためである。
ワイヤー26、26の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。ワイヤー26、26の材料としては、例えば、ステンレス鋼、一般鋼、Al、Al合金、銅、銅合金などがある。
ワイヤー26、26の材料は、特に、ステンレス鋼、一般鋼が好ましい。これは、追尾ズレにより光がワイヤに当たる場合、高温(300〜500℃)になるが、これらの材料はこの温度に十分耐える材料であるためである。
[1.7. 他の構成要素]
レシーバ10aは、上記以外の構成要素をさらに備えていても良い。
例えば、固定板20の上面であって、貫通孔20aの周囲に反射板を設けても良い。貫通孔20aの周囲に反射板を設けると、集光された光が不可抗力によりホモジナイザー16の中心からずれた場合であっても、固定板20やワイヤー26、26の酸化劣化を防止できるという利点がある。
レシーバ10aは、上記以外の構成要素をさらに備えていても良い。
例えば、固定板20の上面であって、貫通孔20aの周囲に反射板を設けても良い。貫通孔20aの周囲に反射板を設けると、集光された光が不可抗力によりホモジナイザー16の中心からずれた場合であっても、固定板20やワイヤー26、26の酸化劣化を防止できるという利点がある。
[2. 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ(1)の作用]
ホモジナイザー16の上面に固定板20を載せ、固定板20と基板12とをワイヤー26、26で固定すると、ホモジナイザー16を確実に固定することができる。また、大掛かりな固定部材が不要となるので、レシーバ10aを低コスト化することができる。さらに、封止材18がホモジナイザー16の側面に付着しないように、太陽電池セル14を封止材18で覆うと、ホモジナイザー16下部の側面からの光漏れを防止することができる。
ホモジナイザー16の上面に固定板20を載せ、固定板20と基板12とをワイヤー26、26で固定すると、ホモジナイザー16を確実に固定することができる。また、大掛かりな固定部材が不要となるので、レシーバ10aを低コスト化することができる。さらに、封止材18がホモジナイザー16の側面に付着しないように、太陽電池セル14を封止材18で覆うと、ホモジナイザー16下部の側面からの光漏れを防止することができる。
[3. 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ(2)]
図3に、本発明の第2の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール用レシーバ(以下、単に「レシーバ」ともいう)の平面図(上図)及び正面図(下図)を示す。図3において、レシーバ10bは、基板12と、太陽電池セル14と、ホモジナイザー(2次光学系)16と、封止材18と、固定板20’と、ワイヤー26、26とを備えている。なお、図3中、図1に対応する部分には、図1と同一の符号を用いた。
図3に、本発明の第2の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール用レシーバ(以下、単に「レシーバ」ともいう)の平面図(上図)及び正面図(下図)を示す。図3において、レシーバ10bは、基板12と、太陽電池セル14と、ホモジナイザー(2次光学系)16と、封止材18と、固定板20’と、ワイヤー26、26とを備えている。なお、図3中、図1に対応する部分には、図1と同一の符号を用いた。
[3.1. 基板、太陽電池セル、ホモジナイザー、及び封止材]
基板12、太陽電池セル14、ホモジナイザー16、及び封止材18の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
基板12、太陽電池セル14、ホモジナイザー16、及び封止材18の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[3.2. 固定板]
固定板20’は、ホモジナイザー16を基板12に固定するためのものであり、ホモジナイザー16の上面に載置されている。固定板20’の下面には、ワイヤー26、26を支持するための第1支持部材22a’…、22b’…が設けられている。この点が、第1の実施の形態とは異なる。
固定板20’及び第1支持部材22a’…、22b’…のその他の点については、ぞれぞれ、第1の実施の形態の固定板20及び第2支持部材22a…、22b…と同様であるので、説明を省略する。
固定板20’は、ホモジナイザー16を基板12に固定するためのものであり、ホモジナイザー16の上面に載置されている。固定板20’の下面には、ワイヤー26、26を支持するための第1支持部材22a’…、22b’…が設けられている。この点が、第1の実施の形態とは異なる。
固定板20’及び第1支持部材22a’…、22b’…のその他の点については、ぞれぞれ、第1の実施の形態の固定板20及び第2支持部材22a…、22b…と同様であるので、説明を省略する。
[3.3. ワイヤー]
ワイヤー26、26は、固定板20’を基板12に固定するためのものである。ワイヤー26、26の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
ワイヤー26、26は、固定板20’を基板12に固定するためのものである。ワイヤー26、26の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[3.4. 他の構成要素]
レシーバ10bは、上記以外の構成要素をさらに備えていても良い。
例えば、固定板20’の下面に第1支持部材22a’…、22b’…を設けることに加えて、固定板20’の上面に第2支持部材22a…、22b…をさらに設けても良い。固定板20’の上面及び下面の双方に支持部材を設けると、固定板20’を確実に基板12に固定することができる。
他の構成要素に関するその他の点については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
レシーバ10bは、上記以外の構成要素をさらに備えていても良い。
例えば、固定板20’の下面に第1支持部材22a’…、22b’…を設けることに加えて、固定板20’の上面に第2支持部材22a…、22b…をさらに設けても良い。固定板20’の上面及び下面の双方に支持部材を設けると、固定板20’を確実に基板12に固定することができる。
他の構成要素に関するその他の点については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[4. 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ(4)の作用]
ホモジナイザー16の上面に固定板20’を載せ、固定板20’と基板12とをワイヤー26、26で固定すると、ホモジナイザー16を確実に固定することができる。また、大掛かりな固定部材が不要となるので、レシーバ10bを低コスト化することができる。さらに、封止材18がホモジナイザー16の側面に付着しないように、太陽電池セル14を封止材18で覆うと、ホモジナイザー16下部の側面からの光漏れを防止することができる。
ホモジナイザー16の上面に固定板20’を載せ、固定板20’と基板12とをワイヤー26、26で固定すると、ホモジナイザー16を確実に固定することができる。また、大掛かりな固定部材が不要となるので、レシーバ10bを低コスト化することができる。さらに、封止材18がホモジナイザー16の側面に付着しないように、太陽電池セル14を封止材18で覆うと、ホモジナイザー16下部の側面からの光漏れを防止することができる。
さらに、固定板20’の下面に、第1支持部材22a’…、22b’…を設けると、集光された光が、不可抗力によりワイヤー26、26に直接照射されることがない。そのため、不可抗力によるワイヤー26、26の焼損を抑制することができる。
(実施例1)
[1. レシーバの作製]
図1に示す構造を備えたレシーバ10を作製した。ホモジナイザー(2次光学系)16及び封止材18には、それぞれ、屈折率の異なる種々の材料を用いた。また、封止材18の高さHは、0〜6mmとした。
[1. レシーバの作製]
図1に示す構造を備えたレシーバ10を作製した。ホモジナイザー(2次光学系)16及び封止材18には、それぞれ、屈折率の異なる種々の材料を用いた。また、封止材18の高さHは、0〜6mmとした。
[2. 試験方法]
[2.1. 相対効率−封止材の屈折率]
ソーラーシミュレーター(人工光源)を用いて電流電圧特性を評価(最大発生電力値で比較)して、相対効率−封止材の屈折率を測定した。
[2.2. 相対効率−2次光学系屈折率]
ソーラーシミュレーター(人工光源)を用いて電流電圧特性を評価(最大発生電力値で比較)して、相対効率−2次光学系の屈折率を測定した。
[2.1. 相対効率−封止材の屈折率]
ソーラーシミュレーター(人工光源)を用いて電流電圧特性を評価(最大発生電力値で比較)して、相対効率−封止材の屈折率を測定した。
[2.2. 相対効率−2次光学系屈折率]
ソーラーシミュレーター(人工光源)を用いて電流電圧特性を評価(最大発生電力値で比較)して、相対効率−2次光学系の屈折率を測定した。
[3. 結果]
図4に、2次光学系の屈折率が1.46であるときの封止材の屈折率と相対効率との関係を示す。図5に、封止材の屈折率が1.43であるときの2次光学系の屈折率と相対効率との関係を示す。図4及び図5より、以下のことがわかる。
(1)ワイヤー16を用いた簡便な固定方法であっても、封止材18及びホモジナイザー16の屈折率を最適化すると、高い相対効率が得られる。
(2)封止材18の高さHが低くなるほど、相対効率が高くなる。
図4に、2次光学系の屈折率が1.46であるときの封止材の屈折率と相対効率との関係を示す。図5に、封止材の屈折率が1.43であるときの2次光学系の屈折率と相対効率との関係を示す。図4及び図5より、以下のことがわかる。
(1)ワイヤー16を用いた簡便な固定方法であっても、封止材18及びホモジナイザー16の屈折率を最適化すると、高い相対効率が得られる。
(2)封止材18の高さHが低くなるほど、相対効率が高くなる。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
本発明に係る集光型太陽光発電モジュール用レシーバは、工場や住宅に電力を供給するための発電装置として使用することができる。
10a 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ
12 基板
14 太陽電池セル
16 ホモジナイザー(2次光学系)
18 封止材
20 固定板
26 ワイヤー
12 基板
14 太陽電池セル
16 ホモジナイザー(2次光学系)
18 封止材
20 固定板
26 ワイヤー
Claims (4)
- 基板と、
前記基板上に固定された、太陽光を受光するための太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの真上に載置され、集光装置で集光された前記太陽光を前記太陽電池セルへ導くためのホモジナイザーと、
前記太陽電池セルを保護するための封止材と、
前記ホモジナイザーの上面に載置された固定板と、
前記固定板を前記基板に固定するためのワイヤーと
を備えた集光型太陽光発電モジュール用レシーバ。 - 前記固定板は、その下面に前記ワイヤーを支持するための第1支持部材を備えている請求項1に記載の集光型太陽光発電モジュール用レシーバ。
- 前記固定板は、その上面に前記ワイヤーを支持するための第2支持部材を備えている請求項1又は2に記載の集光型太陽光発電モジュール用レシーバ。
- 前記封止材は、前記ホモジナイザーの側面に付着していない請求項1から3までのいずれか1項に記載の集光型太陽光発電モジュール用レシーバ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013043506A JP2014175318A (ja) | 2013-03-05 | 2013-03-05 | 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013043506A JP2014175318A (ja) | 2013-03-05 | 2013-03-05 | 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2014175318A true JP2014175318A (ja) | 2014-09-22 |
Family
ID=51696304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2013043506A Pending JP2014175318A (ja) | 2013-03-05 | 2013-03-05 | 集光型太陽光発電モジュール用レシーバ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014175318A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018028860A (ja) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | 矢崎エナジーシステム株式会社 | 車載器及び警報システム |
-
2013
- 2013-03-05 JP JP2013043506A patent/JP2014175318A/ja active Pending
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