JP2018160973A - Power generation panel - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation panel capable of improving power generation efficiency even when generating power by receiving laser light having an arbitrary intensity distribution.SOLUTION: A power generation panel 300-1, which receives laser light having an arbitrary intensity distribution to generate electric power, includes a plurality of power generation modules having different light receiving areas. All the power generation modules G350, G360, G370, G380, G390, G400, G410, G420 are electrically connected in series. Light receiving areas of the power generation modules are larger on the power generation modules G350, G360, G370, G400, G410, G420, disposed in an area where intensity of the laser light is relatively weaker than on the power generation modules G380, G390, disposed in an area where intensity of the laser light is relatively stronger.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、任意の強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルに関する。   The present invention relates to a power generation panel that generates power by receiving laser light having an arbitrary intensity distribution.

近年、二酸化炭素の排出量の低減のため、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）の導入に注目が集まっている。これらの電気自動車の中には、ルーフに発電パネルを取り付け、走行中や停車中でも、給電を可能としたものがある。   In recent years, attention has been focused on the introduction of electric vehicles (EV) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) in order to reduce carbon dioxide emissions. Some of these electric vehicles have a power generation panel attached to the roof so that power can be supplied even when the vehicle is running or stopped.

ルーフに発電パネルを備える電気自動車は、太陽光が照射されることによる給電以外にたとえば、充電ステーションに立ち寄って二次電池を充電する。充電ステーションには、発電パネルに光を照射する光照射装置が備えられている。充電ステーションでは、光照射装置から発電パネルに光を照射し、発電パネルが発生する電力によって車両へ給電する。   An electric vehicle including a power generation panel on a roof, for example, stops at a charging station and charges a secondary battery in addition to power supply by being irradiated with sunlight. The charging station is provided with a light irradiation device for irradiating the power generation panel with light. In the charging station, light is emitted from the light irradiation device to the power generation panel, and the vehicle is supplied with electric power generated by the power generation panel.

一般的に、太陽光発電パネルは太陽光（平行光）を照射することを前提に構成されている。ところが、充電ステーションの光照射装置からは、たとえばレーザ光などの人工的な拡散光が照射される。   Generally, a photovoltaic power generation panel is configured on the assumption that sunlight (parallel light) is irradiated. However, artificial diffused light such as laser light is irradiated from the light irradiation device of the charging station.

発電パネルの発電効率は、太陽光を照射したときよりも人工的な拡散光を照射したときの方が低下する。太陽光は光の強度分布が均一であるが、人工的な拡散光は光の強度分布が不均一だからである。人工的な拡散光を照射したときの発電効率の低下を抑えるためには、特許文献１に記載されているように、拡散光を均一な強度分布の光に変換して発電パネルに照射する光学系を用いることが考えられる。   The power generation efficiency of the power generation panel is lower when irradiated with artificial diffused light than when irradiated with sunlight. This is because sunlight has a uniform light intensity distribution, whereas artificial diffused light has a non-uniform light intensity distribution. In order to suppress a decrease in power generation efficiency when irradiated with artificial diffused light, as described in Patent Document 1, an optical system that converts diffused light into light having a uniform intensity distribution and irradiates the power generation panel. It is conceivable to use a system.

特開２００５−１８０１３号公報JP-A-2005-18013

しかし、充電ステーションの光照射装置に、引用文献１に記載されているような光学系を設置すると、光照射装置の大型化を招くとともに、充電ステーションの設置コストが大幅に増加する。   However, when the optical system as described in the cited document 1 is installed in the light irradiation device of the charging station, the light irradiation device is increased in size and the installation cost of the charging station is significantly increased.

本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解消するために成されたものであり、任意の強度分布を持つレーザ光を受光して発電する場合でも発電効率を向上させることができる発電パネルの提供を目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and can improve the power generation efficiency even when generating power by receiving laser light having an arbitrary intensity distribution. The purpose is to provide power generation panels.

上記目的を達成するための発電パネルは、任意の強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルであって、前記発電パネルは受光面積の異なる発電モジュールを複数有し、全ての発電モジュールは電気的に直列に接続され、前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の強度が相対的に強い領域に配置される発電モジュールよりも相対的に弱い領域に配置される発電モジュールの方が大きい。   A power generation panel for achieving the above object is a power generation panel that receives a laser beam having an arbitrary intensity distribution to generate power, and the power generation panel includes a plurality of power generation modules having different light receiving areas, and all power generation modules Are electrically connected in series, and the light receiving area of the power generation module is that of the power generation module disposed in a relatively weak area than the power generation module disposed in the area where the intensity of the laser light is relatively high large.

以上のような構成を有する発電パネルによれば、任意の強度分布を持つレーザ光を照射したときでも、発電効率を向上させることができ、高効率の発電が可能になる。   According to the power generation panel having the above-described configuration, even when laser light having an arbitrary intensity distribution is irradiated, power generation efficiency can be improved, and high-efficiency power generation becomes possible.

光照射装置を備える充電ステーションの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a charging station provided with a light irradiation apparatus. 光照射装置から照射されるレーザ光の強度分布図である。It is an intensity distribution figure of the laser beam irradiated from a light irradiation apparatus. 発電パネルを構成する発電セルの配置図である。It is a layout view of the power generation cells constituting the power generation panel. 発電パネルにレーザ光が照射されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the laser beam is irradiated to the electric power generation panel. 発電パネルを構成する各発電セルの発電量を示す図である。It is a figure which shows the electric power generation amount of each electric power generation cell which comprises an electric power generation panel. 実施形態１に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。It is a figure which shows the electric power generation module and electric power generation cell of the electric power generation panel which concern on Embodiment 1. FIG. 図６の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。It is a figure which shows the electrical connection state of the power generation module and power generation cell in the power generation panel of FIG. 実施形態２に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。It is a figure which shows the electric power generation module and electric power generation cell of the electric power generation panel which concern on Embodiment 2. FIG. 図８の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。It is a figure which shows the electrical connection state of the power generation module and power generation cell in the power generation panel of FIG. 実施形態３に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。It is a figure which shows the electric power generation module and electric power generation cell of the electric power generation panel which concern on Embodiment 3. FIG. 図１０の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。It is a figure which shows the electrical connection state of the power generation module and power generation cell in the power generation panel of FIG. 実施形態４に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。It is a figure which shows the electric power generation module and electric power generation cell of the electric power generation panel which concern on Embodiment 4. 図１２の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。It is a figure which shows the electrical connection state of the power generation module and power generation cell in the power generation panel of FIG. 複数のレーザ光を照射して発電する実施形態５に係る発電パネルを示す図である。It is a figure which shows the electric power generation panel which concerns on Embodiment 5 which irradiates with a some laser beam and generates electric power.

次に、図面を参照しながら本発明に係る発電パネルの実施形態を、［実施形態１］から［実施形態５］に分けて説明する。図１は、光照射装置を備える充電ステーションの概略構成図である。   Next, embodiments of the power generation panel according to the present invention will be described by dividing them from [Embodiment 1] to [Embodiment 5] with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a charging station including a light irradiation device.

近年、ルーフに発電パネルを備える電気自動車の開発が進められている。この種の電気自動車の充電は、充電ステーションにおいて、光照射装置から発電パネルに光を照射することによって行う。   In recent years, development of electric vehicles having a power generation panel on a roof has been underway. This type of electric vehicle is charged by irradiating the power generation panel with light from the light irradiation device at the charging station.

図１に示すように、充電ステーション１００は電気自動車１１０を充電させるための充電スペース１２０を有する。充電スペース１２０には、光照射装置２００を設置してある。電気自動車１１０のルーフには、発電パネル３００が設けてある。   As shown in FIG. 1, the charging station 100 has a charging space 120 for charging an electric vehicle 110. A light irradiation device 200 is installed in the charging space 120. A power generation panel 300 is provided on the roof of the electric vehicle 110.

図１のように、電気自動車１１０を充電させるときには、充電スペース１２０に電気自動車１１０を入庫し、充電を指示する。充電の指示がされると、光照射装置２００から発電パネル３００に特定の（たとえば正規分布の）強度分布を持つレーザ光２５０が照射される。発電パネル３００は照射されているレーザ光２５０によって発電し、電気自動車１１０の二次電池を充電する。   As shown in FIG. 1, when charging the electric vehicle 110, the electric vehicle 110 is placed in the charging space 120 and charging is instructed. When an instruction for charging is given, the light irradiation device 200 irradiates the power generation panel 300 with a laser beam 250 having a specific (for example, normal distribution) intensity distribution. The power generation panel 300 generates power with the irradiated laser beam 250 and charges the secondary battery of the electric vehicle 110.

図２は、光照射装置２００から照射されるレーザ光２５０の強度分布図である。光照射装置２００から照射されるレーザ光２５０は、ＶＣＳＥＬ型半導体レーザ光をミラーで反射させたものであり、たとえば、その照射領域の大きさは横４５０ｍｍ、縦４００ｍｍである。   FIG. 2 is an intensity distribution diagram of the laser beam 250 irradiated from the light irradiation apparatus 200. The laser beam 250 irradiated from the light irradiation apparatus 200 is obtained by reflecting a VCSEL type semiconductor laser beam with a mirror. For example, the size of the irradiation region is 450 mm wide and 400 mm long.

光照射装置２００から照射されるレーザ光２５０は、発電パネル３００の受光面において一定の強度を有するのではなく、図２に示すように、受光面の中心部から正規分布の変化にしたがって２次元の放射状に強度が低下する分布を有している。   The laser beam 250 emitted from the light irradiation device 200 does not have a constant intensity on the light receiving surface of the power generation panel 300, but is two-dimensional according to the change in normal distribution from the center of the light receiving surface as shown in FIG. The distribution of the intensity decreases radially.

図２の強度分布図は、発電パネル３００の受光面における平均入射強度を等高線状に表したものである。図２において、白い部分から黒い部分に向かうにしたがって光の強度は小さくなる。図では中央の最も白い部分は最も光の強度が大きく、中央から放射状に次第に光の強度が小さくなる。   The intensity distribution diagram of FIG. 2 represents the average incident intensity on the light receiving surface of the power generation panel 300 in the form of contour lines. In FIG. 2, the light intensity decreases from the white part toward the black part. In the figure, the whitest part at the center has the highest light intensity, and the light intensity gradually decreases radially from the center.

なお、レーザ光２５０はその光源から放射状に照射されるので光源の真下では照射形状は円形になる。ところが、図２では楕円形になっている。これは、レーザ光を発電パネル３００に対してミラー反射時の角度が９０度方向からわずかに傾いいているために若干斜めの方向から照射しているからである。   Since the laser beam 250 is irradiated radially from the light source, the irradiation shape is circular just below the light source. However, it is elliptical in FIG. This is because the laser beam is irradiated from a slightly oblique direction because the angle at the time of mirror reflection with respect to the power generation panel 300 is slightly inclined from the 90 degree direction.

実施形態１−４では、レーザ光の強度分布が正規分布であるレーザ光２５０を例示する。しかし、光源の強度分布は正規分布には限られず、正規分布以外の任意の分布であっても良い。本発明に係る発電パネル３００を形成するための手法は、あらゆる、特定の強度分布のレーザ光に対しても適用できるからである。   In the embodiment 1-4, the laser beam 250 in which the intensity distribution of the laser beam is a normal distribution is exemplified. However, the intensity distribution of the light source is not limited to the normal distribution, and may be any distribution other than the normal distribution. This is because the method for forming the power generation panel 300 according to the present invention can be applied to laser light having any specific intensity distribution.

図３は、発電パネル３００を構成する発電セルの配置図である。図３に示すように発電パネル３００は、３０枚の発電セル３０１−３３０を１０枚ずつ３列に並べて形成される。各発電セルは発電パネル３００を形成する最小単位である。   FIG. 3 is a layout diagram of power generation cells constituting the power generation panel 300. As shown in FIG. 3, the power generation panel 300 is formed by arranging 30 power generation cells 301-330 in 10 rows each in 3 rows. Each power generation cell is a minimum unit forming the power generation panel 300.

図４は、発電パネル３００にレーザ光２５０が照射されている状態を示す図である。図５は、発電パネル３００を構成する発電セル３０１−３３０のそれぞれの発電量を示す図である。なお、図３の発電セル３０１−３３０の配置位置と図５の発電量を示す数字の位置とは対応している。たとえば、発電セル３１３の発電量は３．２７Ｗであり、発電セル３２７の発電量は１．９２Ｗである。   FIG. 4 is a diagram illustrating a state where the power generation panel 300 is irradiated with the laser light 250. FIG. 5 is a diagram showing the power generation amount of each of the power generation cells 301-330 constituting the power generation panel 300. In addition, the arrangement position of the power generation cells 301-330 in FIG. 3 corresponds to the position of the number indicating the power generation amount in FIG. For example, the power generation amount of the power generation cell 313 is 3.27 W, and the power generation amount of the power generation cell 327 is 1.92 W.

レーザ光２５０は、図２で説明したように、正規分布状の強度分布を有している。一般的にレーザ光２５０の強度が大きい位置の発電セルほど、その発電量は大きくなる。このため、発電セル３０１−３３０のそれぞれの発電量は、図５に示す通り、その配置場所によってまちまちとなる。図５に示すように、レーザ光２５０の中央部分付近に配置されている発電セル３１３−３１８の発電量は他の発電セルの発電量に比較して大きくなる。また、レーザ光２５０の外周部分付近に配置されている発電セル３０１、３０２、３０９、３１０、３１１、３２０、３２１、３２２、３２９、３３０の発電量は他の発電セルの発電量に比較して小さくなる。   As described with reference to FIG. 2, the laser beam 250 has a normally distributed intensity distribution. In general, the power generation cell at a position where the intensity of the laser beam 250 is higher increases the power generation amount. For this reason, as shown in FIG. 5, each power generation amount of the power generation cells 301-330 varies depending on the arrangement location. As shown in FIG. 5, the power generation amount of the power generation cells 313-318 arranged near the center portion of the laser beam 250 is larger than the power generation amount of other power generation cells. In addition, the power generation amount of the power generation cells 301, 302, 309, 310, 311, 320, 321, 322, 329, and 330 arranged near the outer peripheral portion of the laser beam 250 is compared with the power generation amount of other power generation cells. Get smaller.

通常、発電パネル３００を構成する全ての発電セル３０１−３３０は直列に接続される。しかし、上記のように、発電量がまちまちの発電セル３０１−３３０を直列に接続してしまうと、各発電セルの電流供給能力が異なることから、発電パネル３００としての総合的な発電時の出力電流が低出力セルの電流値に制限されるためパネルとしての出力効率が著しく低下してしまう。光源に波長９７５ｎｍの均一強度分布のレーザ光を用いて単結晶シリコン型の太陽電池パネルで発電させた場合の発電効率（発電パネル３００の発電エネルギー／発電パネル３００の入射エネルギー）は３０％以上の効率が得られるにも関わらず、実際の測定結果によれば、発電効率は６％程度となっていた。   Usually, all the power generation cells 301-330 constituting the power generation panel 300 are connected in series. However, as described above, if the power generation cells 301 to 330 having different power generation amounts are connected in series, the current supply capability of each power generation cell is different. Since the current is limited to the current value of the low output cell, the output efficiency of the panel is significantly reduced. The power generation efficiency (power generation energy of power generation panel 300 / incident energy of power generation panel 300) is 30% or more when power is generated by a single crystal silicon solar cell panel using laser light having a uniform intensity distribution with a wavelength of 975 nm as a light source. Despite the efficiency, the power generation efficiency was about 6% according to the actual measurement results.

以下に説明する実施形態１−４では、図５のように発電量がまちまちの発電セル３０１−３３０の電気的な接続を最適化し、発電パネル３００としての総合的な発電効率を向上させている。以下にその手法を説明する。   In the embodiment 1-4 described below, the electrical connection of the power generation cells 301-330 with various power generation amounts is optimized as shown in FIG. 5 to improve the overall power generation efficiency of the power generation panel 300. . The method will be described below.

［実施形態１］
図６は、実施形態１に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。図７は、図６の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。 [Embodiment 1]
FIG. 6 is a diagram illustrating a power generation module and a power generation cell of the power generation panel according to the first embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating an electrical connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG. 6.

図４のように、レーザ光２５０を発電パネル３００に照射した場合、発電パネル３００を構成する発電セル３０１−３３０は、図５に示すように、発電量がまちまちとなる。実施形態１では、発電量がまちまちの発電セル３０１−３３０をグループ化し、さらにその電気的な接続を最適化し、発電パネル３００としての総合的な発電効率を向上させている。   As illustrated in FIG. 4, when the power generation panel 300 is irradiated with the laser light 250, the power generation cells 301 to 330 constituting the power generation panel 300 have different power generation amounts as illustrated in FIG. 5. In the first embodiment, the power generation cells 301 to 330 having different power generation amounts are grouped, and the electrical connection thereof is optimized to improve the overall power generation efficiency as the power generation panel 300.

実験を重ねた結果、発電パネル３００−１としての総合的な発電効率を向上させるためには、次の手法が有効であることを見出した。まず、発電セル３０１−３３０のそれぞれから、合計の発電量が同程度となるようにグループ化してなる発電モジュールを複数形成する。次に、発電モジュール内の発電セルを電気的に相互に並列に接続するとともに、形成したこれら複数の発電モジュールを電気的に直列に接続する。   As a result of repeated experiments, it has been found that the following method is effective for improving the overall power generation efficiency of the power generation panel 300-1. First, from each of the power generation cells 301-330, a plurality of power generation modules are formed that are grouped so that the total power generation amount is approximately the same. Next, the power generation cells in the power generation module are electrically connected in parallel to each other, and the formed power generation modules are electrically connected in series.

このような手法で発電セル３０１−３３０のそれぞれを接続すると、発電パネル３００−１としての総合的な発電効率は最大化できる。発電セル３０１−３３０のグループ化は次の手順で行う。   When each of the power generation cells 301-330 is connected by such a method, the total power generation efficiency as the power generation panel 300-1 can be maximized. The power generation cells 301-330 are grouped in the following procedure.

まず、図５の各発電セルの発電量を参照して、相互に隣接する発電セルのグループを複数形成する。次に、各グループの発電セルの発電量の合計値を求める。最後に、その合計値の、（最大−最小）／（最大＋最小）の値が最も小さくなるように、各グループの発電セルを入れ替えながら最適なグループ化を実現する。つまり、各グループ間の発電量のばらつきが大きくなりすぎないようにグループ化される。   First, referring to the power generation amount of each power generation cell in FIG. 5, a plurality of groups of power generation cells adjacent to each other are formed. Next, the total value of the power generation amount of each group of power generation cells is obtained. Finally, optimal grouping is realized while replacing the power generation cells of each group so that the value of the maximum value (maximum−minimum) / (maximum + minimum) becomes the smallest. In other words, the groups are grouped so that the variation in the power generation amount between the groups does not become too large.

上記の手順で発電セル３０１−３３０をグループ化した結果が、図６に示す発電パネル３００−１である。なお、図６の発電パネル３００−１の発電セル３０１−３３０の配置は、図３の発電パネル３００の配置と整合する。   The result of grouping the power generation cells 301-330 by the above procedure is a power generation panel 300-1 shown in FIG. The arrangement of the power generation cells 301-330 of the power generation panel 300-1 in FIG. 6 is consistent with the arrangement of the power generation panel 300 in FIG.

図６に示すように、発電セル３０１−３０５によって、発電セル３０１−３０５のグループである発電モジュールＧ３５０を形成する。発電モジュールＧ３５０を形成する発電セル３０１−３０５の合計の発電量は８．８Ｗである。同様に、発電セル３０６−３１０によって、発電モジュールＧ３６０を形成する。発電モジュールＧ３６０の発電量は８．９Ｗである。   As shown in FIG. 6, a power generation module G350 that is a group of the power generation cells 301-305 is formed by the power generation cells 301-305. The total power generation amount of the power generation cells 301-305 forming the power generation module G350 is 8.8W. Similarly, the power generation module G360 is formed by the power generation cells 306-310. The power generation amount of the power generation module G360 is 8.9W.

発電セル３１１−３１３によって、発電モジュールＧ３７０を形成する。発電モジュールＧ３７０の発電量は６．６Ｗである。発電セル３１４、３１５によって、発電モジュールＧ３８０を形成する。発電モジュールＧ３８０の発電量は８．１Ｗである。発電セル３１６、３１７によって、発電モジュールＧ３９０を形成する。発電モジュールＧ３９０の発電量は８．２Ｗである。発電セル３１８−３２０によって、発電モジュールＧ４００を形成する。発電モジュールＧ４００の発電量は６．６Ｗである。   A power generation module G370 is formed by the power generation cells 311 to 313. The power generation amount of the power generation module G370 is 6.6W. A power generation module G380 is formed by the power generation cells 314 and 315. The power generation amount of the power generation module G380 is 8.1W. A power generation module G390 is formed by the power generation cells 316 and 317. The power generation amount of the power generation module G390 is 8.2W. A power generation module G400 is formed by the power generation cells 318-320. The power generation amount of the power generation module G400 is 6.6W.

発電セル３２１−３２５によって、発電モジュールＧ４１０を形成する。発電モジュールＧ４１０の発電量は６．５Ｗである。発電セル３２６−３３０によって、発電モジュールＧ４２０を形成する。発電モジュールＧ４２０の発電量は６．９Ｗである。   A power generation module G410 is formed by the power generation cells 321 to 325. The power generation amount of the power generation module G410 is 6.5W. A power generation module G420 is formed by the power generation cells 326-330. The power generation amount of the power generation module G420 is 6.9W.

図６の場合の、発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０の各発電量における、（最大−最小）／（最大＋最小）の値は、８．９−６．５／８．９＋６．５＝２．４／１５．４＝０．１５６である。この値を見ると、発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０間の発電量のばらつきが小さく抑えられていることが分かる。このため、発電パネル３００−１は理想的なグループ化が行われていると言える。   In the case of FIG. 6, the value of (maximum−minimum) / (maximum + minimum) in each power generation amount of the power generation modules G350 to G420 is 8.9−6.5 / 8.9 + 6.5 = 2.4 / 15.4 = 0.156. When this value is seen, it turns out that the dispersion | variation in the electric power generation amount between electric power generation modules G350-G420 is suppressed small. For this reason, it can be said that the power generation panel 300-1 is ideally grouped.

図６の発電パネル３００−１における発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０および各発電モジュールにおける発電セルの電気的な接続状態は、図７に示す通りである。   The electrical connection states of the power generation modules G350-G420 in the power generation panel 300-1 in FIG. 6 and the power generation cells in each power generation module are as shown in FIG.

図６に示す発電パネル３００−１では、発電パネル３００−１の発電セル３０１−３３０が８つの発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０にグループ化されている。発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０は、図７に示すように、電気的に直列に接続される。また、発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０を形成するそれぞれの発電モジュール内の発電セルは電気的に相互に並列に接続される。たとえば、発電モジュールＧ３５０では、発電モジュールＧ３５０を形成する発電セル３０１−３０５が、図７に示すように、電気的に相互に並列に接続される。また、発電モジュールＧ４００では、発電モジュールＧ４００を形成する発電パネル３１８−３２０が、図７に示すように、電気的に相互に並列に接続される。   In the power generation panel 300-1 shown in FIG. 6, the power generation cells 301-330 of the power generation panel 300-1 are grouped into eight power generation modules G350-G420. The power generation modules G350 to G420 are electrically connected in series as shown in FIG. In addition, the power generation cells in the respective power generation modules forming the power generation modules G350 to G420 are electrically connected to each other in parallel. For example, in the power generation module G350, the power generation cells 301-305 forming the power generation module G350 are electrically connected to each other in parallel as shown in FIG. Further, in the power generation module G400, the power generation panels 318-320 forming the power generation module G400 are electrically connected in parallel as shown in FIG.

このように、発電モジュールは電気的に直列に接続し、発電モジュール内の発電セルは電気的に相互に並列に接続すると、発電パネル３００−１の発電効率が向上する。   As described above, when the power generation modules are electrically connected in series and the power generation cells in the power generation module are electrically connected in parallel to each other, the power generation efficiency of the power generation panel 300-1 is improved.

実験により求めた図６の発電パネル３００−１の発電効率は以下の通りであった。まず、発電モジュールを形成することなく、全ての発電セル３０１−３３０を単に電気的に直列に接続した場合が６％であった。これに対して、実施形態１のように発電セル３０１−３３０を直並列に接続した場合は２４％であった。実施形態１のように発電セル３０１−３３０をグループ化し電気的な接続を工夫することによって、工夫しない場合に比較すれば、４倍の発電効率が得られることが実証された。   The power generation efficiency of the power generation panel 300-1 of FIG. 6 obtained by experiment was as follows. First, it was 6% when all the power generation cells 301-330 were simply electrically connected in series without forming a power generation module. On the other hand, when the power generation cells 301-330 were connected in series and parallel as in the first embodiment, the ratio was 24%. By grouping the power generation cells 301-330 as in the first embodiment and devising electrical connection, it has been demonstrated that four times the power generation efficiency can be obtained as compared with the case where the power generation cells 301-330 are not devised.

以上のように、実施形態１に係る発電パネル３００−１は、図２のように、正規分布の強度分布を持つレーザ光２５０を受光して発電する。発電パネル３００−１は、図６に示すように、受光面積の異なる８つの発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０に分割している。図７に示すように、全ての発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０は電気的に直列に接続している。それぞれの発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０は複数の発電セルを有しており、それぞれの発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０の発電セルは電気的に並列に接続している。   As described above, the power generation panel 300-1 according to the first embodiment receives the laser beam 250 having a normal distribution of intensity and generates power as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the power generation panel 300-1 is divided into eight power generation modules G350-G420 having different light receiving areas. As shown in FIG. 7, all the power generation modules G350-G420 are electrically connected in series. Each power generation module G350-G420 has a plurality of power generation cells, and the power generation cells of each power generation module G350-G420 are electrically connected in parallel.

また、発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０の受光面積は、レーザ光２５０の強度が、相対的に強い領域に配置される発電モジュールＧ３８０、Ｇ３９０の受光面積よりも相対的に弱い領域に配置される発電モジュールＧ３５０、Ｇ３６０、Ｇ３７０、Ｇ４００、Ｇ４１０、Ｇ４２０の受光面積の方が大きくなっている。換言すれば、発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０の受光面積は、レーザ光２５０の照射領域の外周側に配置される発電モジュールＧ３５０、Ｇ３６０、Ｇ３７０、Ｇ４００、Ｇ４１０、Ｇ４２０の受光面積の方が中心側に配置される発電モジュールＧ３８０、Ｇ３９０の受光面積よりも大きくなっている。   The light receiving area of the power generation modules G350 to G420 is the power generation module G350 disposed in a region where the intensity of the laser beam 250 is relatively weaker than the light reception areas of the power generation modules G380 and G390 disposed in a relatively strong region. , G360, G370, G400, G410, and G420 have larger light receiving areas. In other words, the light receiving areas of the power generating modules G350 to G420 are arranged on the center side of the light receiving areas of the power generating modules G350, G360, G370, G400, G410, and G420 arranged on the outer peripheral side of the irradiation region of the laser light 250 It is larger than the light receiving area of the power generation modules G380 and G390.

発電パネル３００−１を以上のように構成することによって、正規分布の強度分布を持つレーザ光２５０を照射したときでも、発電パネル３００−１の発電効率を向上させることができ、高効率の発電が可能になる。また、発電パネル３００−１の発電効率を向上させるために、レーザ光２５０の強度分布を均一化する光学系を設ける必要がなく、光照射装置の大型化、高コスト化を回避できる。上記の強度分布を均一化する光学系はレーザのような高エネルギーに耐えねばならず、石英等の材料を用いたレンズに耐熱性を有する光反射防止コーティングを施す必要があるために非常に高コストな部品であることが広く知られている。その光透過損失は現実的には２０から３０％にも及ぶものが多く、仮に２０％のものでもセル効率３０％とした場合のパネル実効率では２４％となり、コストをかけたとしても効率が同程度であるため、本発明の実用性が確認される。   By configuring the power generation panel 300-1 as described above, the power generation efficiency of the power generation panel 300-1 can be improved even when the laser light 250 having the intensity distribution of the normal distribution is irradiated. Is possible. In addition, in order to improve the power generation efficiency of the power generation panel 300-1, it is not necessary to provide an optical system that makes the intensity distribution of the laser light 250 uniform, and it is possible to avoid an increase in the size and cost of the light irradiation device. The above optical system for uniforming the intensity distribution must withstand high energy such as a laser, and it is very high because it is necessary to apply a heat-resistant antireflection coating to a lens using a material such as quartz. It is widely known that it is a costly part. The light transmission loss actually ranges from 20 to 30%, and even if it is 20%, the panel efficiency is 24% when the cell efficiency is 30%. Since it is comparable, the practicality of the present invention is confirmed.

また、レーザ光２５０の強度分布は正規分布であるので、レーザ光２５０の強度はその光軸に対して点対称に分布している。このため、発電パネル３００−１における発電セル３０１−３３０のグループ化を、発電パネル３００−１の中央部から規則的に行うことができ、図６のように、発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０を規則的に配置させることができる。   Further, since the intensity distribution of the laser beam 250 is a normal distribution, the intensity of the laser beam 250 is distributed point-symmetrically with respect to the optical axis. For this reason, grouping of the power generation cells 301-330 in the power generation panel 300-1 can be regularly performed from the central portion of the power generation panel 300-1, and the power generation modules G350-G420 are regularly arranged as shown in FIG. Can be arranged.

図６に示すように、複数の発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０は、発電パネル３００−１上において、レーザ光２５０の中心を通る直線Ｌに対して線対称に、同一の面積の発電モジュールが配置されている。このように、直線Ｌに対して線対称に同一の面積の発電モジュールを配置すると、発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０の各発電量の（最大−最小）／（最大＋最小）の値を小さくすることができ、発電効率を向上させることができる。   As shown in FIG. 6, the plurality of power generation modules G350 to G420 have power generation modules having the same area arranged symmetrically with respect to a straight line L passing through the center of the laser beam 250 on the power generation panel 300-1. Yes. As described above, when power generation modules having the same area are arranged symmetrically with respect to the straight line L, the value of (maximum−minimum) / (maximum + minimum) of each power generation amount of the power generation modules G350 to G420 can be reduced. And power generation efficiency can be improved.

また、複数の発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０は、レーザ光２５０の照射領域内（図４参照）に格子状に配置されている。このように、発電モジュールＧ３５０−Ｇ４２０を格子状に配置すると、発電セル相互間の電気的な接続が複雑にならず、単純化できる。   Further, the plurality of power generation modules G350 to G420 are arranged in a lattice shape in the irradiation region of the laser beam 250 (see FIG. 4). As described above, when the power generation modules G350 to G420 are arranged in a grid pattern, the electrical connection between the power generation cells is not complicated and can be simplified.

発電セル３０１−３３０は、同一の形状および寸法を有し、レーザ光２５０の照射領域内に格子状に配置されている。このように、発電セル３０１−３３０を同一の形状および寸法とすることによって、汎用的な発電セルを用いることができ、発電パネル３００−１の設計を単純化でき、また、製造コストの上昇を抑えることができる。   The power generation cells 301-330 have the same shape and dimensions, and are arranged in a lattice pattern within the irradiation region of the laser light 250. Thus, by making the power generation cells 301-330 the same shape and size, a general-purpose power generation cell can be used, the design of the power generation panel 300-1 can be simplified, and the manufacturing cost is increased. Can be suppressed.

［実施形態２］
図８は、実施形態２に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。図９は、図８の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。 [Embodiment 2]
FIG. 8 is a diagram illustrating a power generation module and a power generation cell of the power generation panel according to the second embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating an electrical connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG. 8.

実施形態２に係る発電パネル３００−２は、実施形態１に係る発電パネル３００−１と比較すると、発電セル３０１と発電セル３１０が除かれている点が異なる。つまり、発電セル３０２−３０５によって発電モジュールＧ３５１を形成し、発電セル３０６−３０９によって発電モジュールＧ３６１を形成している。その他の構成は実施形態１に係る発電パネル３００−１と同一である。   The power generation panel 300-2 according to the second embodiment is different from the power generation panel 300-1 according to the first embodiment in that the power generation cell 301 and the power generation cell 310 are excluded. In other words, the power generation module G351 is formed by the power generation cells 302-305, and the power generation module G361 is formed by the power generation cells 306-309. Other configurations are the same as those of the power generation panel 300-1 according to the first embodiment.

このように、発電セル３０１と発電セル３１０を除いて発電モジュールＧ３５１、Ｇ３６１を形成しているのは、以下の理由からである。   The reason why the power generation modules G351 and G361 are formed by excluding the power generation cell 301 and the power generation cell 310 is as follows.

第１点として、実施形態１で示した発電モジュールＧ３５０、Ｇ３６０の発電量が他の発電モジュールＧ３７０−Ｇ４２０よりも大きいため（図６参照）、発電モジュールＧ３５０、Ｇ３６０の発電効率が他の発電モジュールＧ３７０−Ｇ４２０の発電量の影響を受けて低下すると考えられるからである。また、第２点として、図５に示したように、レーザ光２５０の強度が小さい位置に配置されている、発電セル３０１と発電セル３１０の発電量は他の発電セルに比較して小さく、これらの発電セル３０１、３１０を除いても、発電パネル３００−２としての総合的な発電効率に対する影響は極めて小さいと考えられるからである。   First, since the power generation amount of the power generation modules G350 and G360 shown in the first embodiment is larger than that of the other power generation modules G370 to G420 (see FIG. 6), the power generation efficiency of the power generation modules G350 and G360 is another power generation module. This is because it is considered to decrease due to the influence of the power generation amount of G370-G420. As a second point, as shown in FIG. 5, the power generation amount of the power generation cell 301 and the power generation cell 310, which is arranged at a position where the intensity of the laser beam 250 is small, is smaller than other power generation cells, This is because even if these power generation cells 301 and 310 are excluded, the influence on the overall power generation efficiency of the power generation panel 300-2 is considered to be extremely small.

以上の２点を考慮して、図８に示すように、発電モジュールＧ３５１、Ｇ３６１、Ｇ３７０−Ｇ４２０を形成している。また、図９に示すように、発電モジュールＧ３５１、Ｇ３６１、Ｇ３７０−Ｇ４２０は電気的に直列に接続し、発電モジュールＧ３５１、Ｇ３６１、Ｇ３７０−Ｇ４２０内の発電セル３０２−３０９、３１１−３３０は電気的に相互に並列に接続している。   Considering the above two points, the power generation modules G351, G361, G370-G420 are formed as shown in FIG. As shown in FIG. 9, the power generation modules G351, G361, G370-G420 are electrically connected in series, and the power generation cells 302-309, 311-330 in the power generation modules G351, G361, G370-G420 are electrically connected. Are connected to each other in parallel.

図８の場合の、発電モジュールＧ３５１−Ｇ４２０の発電量の（最大−最小）／（最大＋最小）の値は、８．４−６．５／８．４＋６．５＝１．９／１４．９＝０．１２８である。この値を見ると、発電モジュールＧ３５１−Ｇ４２０間の発電量のばらつきが小さく抑えられていることが分かる。このため、実施形態２でも、実施形態１と同様に、発電パネル３００−２は理想的なグループ化が行われていると言える。   In the case of FIG. 8, the value of (maximum−minimum) / (maximum + minimum) of the power generation amount of the power generation modules G351-G420 is 8.4-6.5 / 8.4 + 6.5 = 1.9 / 14. 9 = 0.128. When this value is seen, it turns out that the dispersion | variation in the electric power generation amount between electric power generation modules G351-G420 is suppressed small. For this reason, also in Embodiment 2, like the Embodiment 1, it can be said that the power generation panel 300-2 is ideally grouped.

実験により求めた図８の発電パネル３００−２の発電効率は以下の通りであった。まず、実施形態２のように発電モジュールを形成することなく、全ての発電セル３０２−３０９、３１１−３３０を単に電気的に直列に接続した場合が６％であった。これに対して、実施形態２のように発電セル３０２−３０９、３１１−３３０を直並列に接続した場合は２４％であった。実施形態２のように発電セル３０２−３０９、３１１−３３０をグループ化し電気的な接続を工夫することによって、工夫しない場合に比較すれば、４倍の発電効率が得られることが実証された。   The power generation efficiency of the power generation panel 300-2 of FIG. 8 obtained by experiment was as follows. First, it was 6% when all the power generation cells 302-309 and 311-330 were simply connected in series without forming a power generation module as in the second embodiment. On the other hand, when the power generation cells 302-309 and 311-330 were connected in series and parallel as in the second embodiment, it was 24%. By grouping the power generation cells 302-309 and 311-330 as in the second embodiment and devising electrical connection, it has been demonstrated that four times the power generation efficiency can be obtained as compared with the case where no modification is made.

実施形態２では、並列に接続する発電モジュールＧ３５１−Ｇ４２０の発電量が平準化されるように、発電セル３０１、３１０を除いて、発電モジュールＧ３５１、Ｇ３６１の受光面積を調整した。このため、実施形態２では、実施形態１に比較して２枚の発電セルが削減できている。したがって、実施形態１と比較すると１／１５の発電セルの材料費が削減される。   In the second embodiment, the light receiving areas of the power generation modules G351 and G361 are adjusted except for the power generation cells 301 and 310 so that the power generation amount of the power generation modules G351 to G420 connected in parallel is leveled. For this reason, in the second embodiment, two power generation cells can be reduced as compared with the first embodiment. Therefore, compared with Embodiment 1, the material cost of the power generation cell of 1/15 is reduced.

［実施形態３］
図１０は、実施形態３に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。図１１は、図１０の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。 [Embodiment 3]
FIG. 10 is a diagram illustrating a power generation module and a power generation cell of the power generation panel according to the third embodiment. FIG. 11 is a diagram illustrating an electrical connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG. 10.

実施形態３に係る発電パネル３００−３は、実施形態２に係る発電パネル３００−２と比較すると、発電モジュールＧ３５２、Ｇ３６２、Ｇ３７２、Ｇ３８２、Ｇ３９２、Ｇ４０２、Ｇ４１２、Ｇ４２２が１枚の発電セルで形成してある点が異なる。たとえば、発電モジュールＧ３５２は、実施形態２に係る発電パネル３００−２（図８参照）の発電モジュールＧ３５１の、発電セル３０２−３０５、４枚分の面積を１枚の発電セルで形成している。これは、発電モジュールＧ３６２、Ｇ３７２、Ｇ３８２、Ｇ３９２、Ｇ４０２、４Ｇ１２、Ｇ４２２についても同様である。   Compared with the power generation panel 300-2 according to the second embodiment, the power generation panel 300-3 according to the third embodiment includes the power generation modules G352, G362, G372, G382, G392, G402, G412, and G422 as one power generation cell. The difference is that it is formed. For example, in the power generation module G352, the area for four power generation cells 302-305 of the power generation module G351 of the power generation panel 300-2 (see FIG. 8) according to the second embodiment is formed by one power generation cell. . The same applies to the power generation modules G362, G372, G382, G392, G402, 4G12, and G422.

また、実施形態３に係る発電パネル３００−３は、実施形態２に係る発電パネル３００−２と比較すると、発電モジュールＧ４１２と発電セル３２１とで発電モジュールＧ４１５を形成し、発電モジュールＧ４２２と発電セル３３０とで発電モジュールＧ４２５を形成している点も異なる。   Moreover, compared with the power generation panel 300-2 according to the second embodiment, the power generation panel 300-3 according to the third embodiment forms a power generation module G415 with the power generation module G412 and the power generation cell 321, and the power generation module G422 and the power generation cell. 330 also forms a power generation module G425.

実施形態３では、できるだけ同一の受光面積の発電モジュールを用いるようにしている。たとえば、発電モジュールＧ３５２、Ｇ３６２、Ｇ４１２、Ｇ４２２は同一の受光面積としてある。また、発電モジュールＧ３７２とＧ４０２、発電モジュールＧ３８２とＧ３９２もそれぞれ同一の受光面積としてある。さらに、発電モジュールＧ３８２とＧ３９２の受光面積は、発電モジュールＧ３５２、Ｇ３６２、Ｇ４１２、Ｇ４２２の受光面積の１／２としてある。さらに、発電モジュールＧ３７２、Ｇ４０２の受光面積は、発電モジュールＧ３５２、Ｇ３６２、Ｇ４１２、Ｇ４２２の受光面積の３／４としてある。また、発電セル３２１と３３０の受光面積は、発電モジュールＧ３８２とＧ３９２の受光面積の１／２としてある。   In the third embodiment, power generation modules having the same light receiving area as much as possible are used. For example, the power generation modules G352, G362, G412, and G422 have the same light receiving area. The power generation modules G372 and G402 and the power generation modules G382 and G392 also have the same light receiving area. Further, the light receiving areas of the power generation modules G382 and G392 are ½ of the light receiving areas of the power generation modules G352, G362, G412, and G422. Furthermore, the light receiving areas of the power generation modules G372 and G402 are 3/4 of the light receiving areas of the power generation modules G352, G362, G412, and G422. The light receiving areas of the power generation cells 321 and 330 are set to ½ of the light receiving areas of the power generation modules G382 and G392.

このように、できるだけ同一の受光面積の発電モジュールを用いるようにすることによって、発電モジュールの種類を抑えることができ、発電パネル３００−３の製造の単純化、低コスト化が実現できる。   Thus, by using the power generation modules having the same light receiving area as much as possible, the types of power generation modules can be suppressed, and the production of the power generation panel 300-3 can be simplified and the cost can be reduced.

図１１に示すように、発電パネル３００−３では、発電モジュールＧ３５２、Ｇ３６２、Ｇ３７２、Ｇ３８２、Ｇ３９２、Ｇ４０２、Ｇ４１５、Ｇ４２５は電気的に直列に接続される。また、発電モジュールＧ４１５を形成する発電セル３２１と発電モジュールＧ４１２とは電気的に並列に接続され、発電モジュールＧ４２５を形成する発電セル３３０と発電モジュールＧ４２２とは電気的に並列に接続されている。   As shown in FIG. 11, in the power generation panel 300-3, the power generation modules G352, G362, G372, G382, G392, G402, G415, and G425 are electrically connected in series. Further, the power generation cell 321 forming the power generation module G415 and the power generation module G412 are electrically connected in parallel, and the power generation cell 330 forming the power generation module G425 and the power generation module G422 are electrically connected in parallel.

実験により求めた図１０の発電パネル３００−３の発電効率は２５％と良好であった。これは、一般的に、発電モジュールとしての１枚の受光面積が大きくなると、受光面積が小さいときよりも発電効率が高くなるからである。   The power generation efficiency of the power generation panel 300-3 of FIG. 10 obtained by experiments was as good as 25%. This is because, generally, when one light receiving area as a power generation module is increased, the power generation efficiency is higher than when the light receiving area is small.

なお、発電モジュールＧ３５２、Ｇ３６２、Ｇ３７２、Ｇ３８２、Ｇ３９２、Ｇ４０２、Ｇ４１２、Ｇ４２２の受光面積を、発電効率のみを考慮して、自由なサイズとすることも考えられる。しかし、自由なサイズとすると、発電パネル３００−３の製造時、各発電モジュールを切り出した後の残りの部分の使い勝手が悪く、廃棄される部分が出ることになるので、発電パネル３００−３の製造コストが増加する。   Note that it is also conceivable that the light receiving areas of the power generation modules G352, G362, G372, G382, G392, G402, G412, and G422 are set to a free size in consideration of only the power generation efficiency. However, if the size is free, when the power generation panel 300-3 is manufactured, the remaining portions after cutting out each power generation module are inconvenient and a part to be discarded is generated. Manufacturing costs increase.

実施形態３のように、発電モジュールＧ３５２、Ｇ３６２、Ｇ３７２、Ｇ３８２、Ｇ３９２、Ｇ４０２、Ｇ４１２、Ｇ４２２の受光面積を、一定の分割比率で製造するようにすると、廃棄される部分が減少するので、発電パネル３００−３の製造コストを抑えることができる。   As in the third embodiment, when the light receiving areas of the power generation modules G352, G362, G372, G382, G392, G402, G412, and G422 are manufactured at a constant division ratio, the discarded portion is reduced. The manufacturing cost of panel 300-3 can be suppressed.

［実施形態４］
図１２は、実施形態４に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。図１３は、図１２の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。 [Embodiment 4]
FIG. 12 is a diagram illustrating a power generation module and a power generation cell of the power generation panel according to the fourth embodiment. FIG. 13 is a diagram illustrating an electrical connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG.

実施形態４に係る発電パネル３００−４は、Ｇ３５４、Ｇ３６４、Ｇ３７４、Ｇ３８４、Ｇ３９４、Ｇ４０４、Ｇ４１４、Ｇ４２４、Ｇ４３４の９つの発電モジュールと、レーザ光２５０の中心側に配置される６つの発電セル３１３−３１８から形成される。６つの発電セル３１３−３１８は、それぞれが発電モジュールと見ることができる。このように見ると、それぞれの発電モジュールは１または複数の発電セルを有し、レーザ光２５０の中心側に配置される発電モジュールは１の発電セルで構成されていると言える。   The power generation panel 300-4 according to the fourth embodiment includes nine power generation modules G354, G364, G374, G384, G394, G404, G414, G424, and G434, and six power generation cells disposed on the center side of the laser beam 250. 313-318. Each of the six power generation cells 313-318 can be viewed as a power generation module. In this way, it can be said that each power generation module has one or a plurality of power generation cells, and the power generation module arranged on the center side of the laser beam 250 is composed of one power generation cell.

図１２に示すように、発電セル３０１−３０３によって発電モジュールＧ３５４を形成する。発電モジュールＧ３５４の発電量は３．６Ｗである。発電セル３０４、３０５によって発電モジュールＧ３６４を形成する。発電モジュールＧ３６４の発電量は５．２Ｗである。発電セル３０６、３０７によって発電モジュールＧ３７４を形成する。発電モジュールＧ３７４の発電量は５．４Ｗである。発電セル３０８−３１０によって発電モジュールＧ３８４を形成する。発電モジュールＧ３８４の発電量は３．４Ｗである。   As shown in FIG. 12, a power generation module G354 is formed by the power generation cells 301-303. The power generation amount of the power generation module G354 is 3.6W. A power generation module G364 is formed by the power generation cells 304 and 305. The power generation amount of the power generation module G364 is 5.2W. A power generation module G374 is formed by the power generation cells 306 and 307. The power generation amount of the power generation module G374 is 5.4W. A power generation module G384 is formed by the power generation cells 308-310. The power generation amount of the power generation module G384 is 3.4W.

発電セル３１１、３１２によって発電モジュールＧ３９４を形成する。発電モジュールＧ３９４の発電量は３．４Ｗである。発電セル３１９、３２０によって発電モジュールＧ４０４を形成する。発電モジュールＧ４０４の発電量は３．４Ｗである。発電セル３１３の発電量は３．３Ｗである。発電セル３１４の発電量は３．９Ｗである。発電セル３１５の発電量は４．２Ｗである。発電セル３１６の発電量は４．３Ｗである。発電セル３１７の発電量は３．９Ｗである。発電セル３１８の発電量は３．３Ｗである。   A power generation module G394 is formed by the power generation cells 311 and 312. The power generation amount of the power generation module G394 is 3.4W. A power generation module G404 is formed by the power generation cells 319 and 320. The power generation amount of the power generation module G404 is 3.4W. The power generation amount of the power generation cell 313 is 3.3W. The power generation amount of the power generation cell 314 is 3.9 W. The power generation amount of the power generation cell 315 is 4.2 W. The power generation amount of the power generation cell 316 is 4.3 W. The power generation amount of the power generation cell 317 is 3.9 W. The power generation amount of the power generation cell 318 is 3.3W.

発電セル３２１−３２４によって発電モジュールＧ４１４を形成する。発電モジュールＧ４１４の発電量は４．４Ｗである。発電セル３２５、３２６によって発電モジュールＧ４２４を形成する。発電モジュールＧ４２４の発電量は４．３Ｗである。発電セル３２７−３３０によって発電モジュールＧ４３４を形成する。発電モジュールＧ４３４の発電量は４．７Ｗである。   A power generation module G414 is formed by the power generation cells 321-324. The power generation amount of the power generation module G414 is 4.4W. A power generation module G424 is formed by the power generation cells 325 and 326. The power generation amount of the power generation module G424 is 4.3W. A power generation module G434 is formed by the power generation cells 327-330. The power generation amount of the power generation module G434 is 4.7W.

図１２の場合の、発電モジュールＧ３５４−Ｇ４３４および発電セル３１３−３１８の発電量の（最大−最小）／（最大＋最小）の値は、５．４−３．３／５．４＋３．３＝２．１／８．７＝０．２４１である。   In the case of FIG. 12, the value of (maximum−minimum) / (maximum + minimum) of the power generation amount of the power generation modules G354-G434 and the power generation cells 313-318 is 5.4-3.3 / 5.4 + 3.3 = 2.1 / 8.7 = 0.241.

図１２の発電パネル３００−４における発電モジュールＧ３５４−Ｇ４３４および発電セルの電気的な接続状態は、図１３に示す通りである。   The electrical connection state of the power generation modules G354-G434 and the power generation cells in the power generation panel 300-4 of FIG. 12 is as shown in FIG.

図１３に示す発電パネル３００−４では、発電パネル３００−４の発電セル３０１−３３０（発電セル３１３−３１８を除く）が９つの発電モジュールＧ３５４−Ｇ４３４にグループ化されている。発電モジュールＧ３５４−Ｇ４３４および発電セル３１３−３１８は、図１３に示すように、電気的に直列に接続される。また、発電モジュールＧ３５４−Ｇ４３４を形成するそれぞれの発電モジュール内の発電セルは電気的に相互に並列に接続される。たとえば、発電モジュールＧ３５４では、発電モジュールＧ３５４を形成する発電セル３０１−３０３が、図１３に示すように、電気的に相互に並列に接続される。また、発電モジュールＧ４３４では、Ｇ４３４を形成する発電パネル３２７−３３０が、図１３に示すように、電気的に相互に並列に接続される。   In the power generation panel 300-4 shown in FIG. 13, the power generation cells 301-330 (except for the power generation cells 313-318) of the power generation panel 300-4 are grouped into nine power generation modules G354-G434. The power generation modules G354-G434 and the power generation cells 313-318 are electrically connected in series as shown in FIG. In addition, the power generation cells in the respective power generation modules forming the power generation modules G354-G434 are electrically connected in parallel with each other. For example, in the power generation module G354, the power generation cells 301-303 forming the power generation module G354 are electrically connected in parallel to each other as shown in FIG. In the power generation module G434, the power generation panels 327-330 forming the G434 are electrically connected to each other in parallel as shown in FIG.

このように、発電モジュール内の発電セルは電気的に相互に並列に接続し、発電モジュールは電気的に直列に接続すると、発電パネル３００−４の発電効率が向上する。実施形態４に係る発電パネル３００−４は、実施形態１−３に係る発電パネル３００−１〜３００−３と比較すると、直列に接続されている回路（発電モジュールおよび発電セル）の数が多い。このため、実施形態４に係る発電パネル３００−４の出力電圧は、実施形態１−３に係る発電パネル３００−１〜３００−３の出力電圧よりも高くなる。つまり、実施形態４に係る発電パネル３００−４は高電圧化される。   As described above, when the power generation cells in the power generation module are electrically connected in parallel to each other and the power generation modules are electrically connected in series, the power generation efficiency of the power generation panel 300-4 is improved. Compared with the power generation panels 300-1 to 300-3 according to Embodiment 1-3, the power generation panel 300-4 according to Embodiment 4 has a larger number of circuits (power generation modules and power generation cells) connected in series. . For this reason, the output voltage of the power generation panel 300-4 according to Embodiment 4 is higher than the output voltage of the power generation panels 300-1 to 300-3 according to Embodiment 1-3. That is, the power generation panel 300-4 according to the fourth embodiment is increased in voltage.

実験により求めた図１２の発電パネル３００−４の発電効率は２３％であった。また、発電パネル３００−４の最大出力点での動作電圧は８．５Ｖと高電圧化された。したがって、発電モジュールＧ３５４−Ｇ４３４および発電セル３１３−３１８の発電量の（最大−最小）／（最大＋最小）の値が０．２４１と大きくなっているのにもかかわらず、発電効率の低下は１％程度に収まっている。   The power generation efficiency of the power generation panel 300-4 of FIG. 12 obtained by experiment was 23%. Moreover, the operating voltage at the maximum output point of the power generation panel 300-4 was increased to 8.5V. Therefore, although the value of (maximum−minimum) / (maximum + minimum) of the power generation amount of the power generation modules G354-G434 and the power generation cells 313-318 is as large as 0.241, the decrease in power generation efficiency is It is about 1%.

実際に負荷回路を接続したときには、出力電圧の高い方が負荷回路の効率が高くなる傾向がある。したがって、実施形態４に係る発電パネル３００−４では、負荷回路を接続したときの総合的な効率はこの差を補って余りあることが期待できる。   When a load circuit is actually connected, the higher the output voltage, the higher the load circuit efficiency tends to be. Therefore, in the power generation panel 300-4 according to Embodiment 4, it can be expected that the overall efficiency when the load circuit is connected is sufficient to compensate for this difference.

［実施形態５］
図１４は、複数のレーザ光を照射して発電する実施形態５に係る発電パネルを示す図である。 [Embodiment 5]
FIG. 14 is a diagram illustrating a power generation panel according to Embodiment 5 that generates power by irradiating a plurality of laser beams.

実施形態１−４では、発電パネル３００−１〜３００−４に対して、１本のレーザ光２５０を照射した場合について説明した。実施形態５では、複数本のレーザ光を同時に重ねて発電パネルに照射している。   In Embodiment 1-4, the case where one laser beam 250 was irradiated to the power generation panels 300-1 to 300-4 has been described. In the fifth embodiment, the power generation panel is irradiated with a plurality of laser beams simultaneously superimposed.

図１４は、４台の光照射装置から特定の強度分布を有する４本のレーザ光を同時に発電パネル３００−５に照射している状態を示している。この場合、４本のレーザ光の強度分布は同一であっても、同一でなくても良い。４本のレーザ光の全てが同一の正規分布の強度分布を有していれば、実施形態１−４の発電パネルを相似形に大きさを変更することで発電パネル３００−５の発電効率を向上させることができ、当該図の様に４本の光軸に囲まれた領域を４本のレーザ光の一部を重畳して照射する領域とした場合のみならず、４本のレーザ光のそれぞれの強度分布が異なる場合でも、照射領域の強度分布に応じて発電モジュールを形成し、発電パネル３００−５の発電効率の向上及び低発電電力密度の領域の面積を削減できるようにする。   FIG. 14 shows a state in which four power generation panels 300-5 are simultaneously irradiated with four laser beams having a specific intensity distribution from four light irradiation devices. In this case, the intensity distributions of the four laser beams may or may not be the same. If all the four laser beams have the same normal distribution intensity distribution, the power generation efficiency of the power generation panel 300-5 can be increased by changing the size of the power generation panel of Embodiment 1-4 to a similar shape. As shown in the figure, the region surrounded by the four optical axes is not only a region where a part of the four laser beams is superimposed and irradiated. Even when the intensity distributions are different, a power generation module is formed according to the intensity distribution of the irradiation region so that the power generation efficiency of the power generation panel 300-5 can be improved and the area of the low power generation power density region can be reduced.

発電パネル３００−５に複数のレーザ光を同時に照射すると、発電パネル３００−５の受光面のレーザ光のパワーが向上するので、発電パネル３００−５の発電密度を向上させることができる。これにより、発電パネル３００−５の入射強度が小さい領域の発電モジュールの面積を大きくする必要がなくなるので、発電パネル３００−５が小型化できる。したがって、搭載面積が制限されている電気自動車１１０へ搭載が容易になる。   When the power generation panel 300-5 is irradiated with a plurality of laser beams at the same time, the power of the laser light on the light receiving surface of the power generation panel 300-5 is improved, so that the power generation density of the power generation panel 300-5 can be improved. Thereby, since it is not necessary to increase the area of the power generation module in the region where the incident intensity of the power generation panel 300-5 is low, the power generation panel 300-5 can be downsized. Therefore, mounting on the electric vehicle 110 with a limited mounting area is facilitated.

以上のように、実施形態１−４に係る発電パネルでは、入射強度が大きい領域では受光面積の小さな発電モジュールを形成し、入射強度が小さな領域では受光面積の大きな発電モジュールを形成している。このような技術的思想の下、レーザ光の強度分布が正規分布であっても正規分布でなくとも、特定の強度分布を持つレーザ光に対する発電効率の高い発電パネルを構成することができる。   As described above, in the power generation panel according to Embodiment 1-4, a power generation module having a small light receiving area is formed in a region having a high incident intensity, and a power generation module having a large light receiving area is formed in a region having a low incident intensity. Under such a technical idea, a power generation panel with high power generation efficiency for laser light having a specific intensity distribution can be configured regardless of whether the intensity distribution of the laser light is a normal distribution or not.

１００ 充電ステーション、
１１０ 電気自動車、
１２０ 充電スペース、
２００ 光照射装置、
２５０ レーザ光、
３００、３００−１、３００−２、３００−３、３００−４、３００−５ 発電パネル、
３０１−３３０ 発電セル、
Ｇ３５０、Ｇ３５１、Ｇ３５２、Ｇ３５４ 発電モジュール、
Ｇ３６０、Ｇ３６１、Ｇ３６２、Ｇ３６４ 発電モジュール、
Ｇ３７０、Ｇ３７２、Ｇ３７４ 発電モジュール、
Ｇ３８０、Ｇ３８２、Ｇ３８４ 発電モジュール、
Ｇ３９０、Ｇ３９２、Ｇ３９４ 発電モジュール、
Ｇ４００、Ｇ４０２、Ｇ４０４ 発電モジュール、
Ｇ４１０、Ｇ４１２、Ｇ４１４、Ｇ４１５ 発電モジュール、
Ｇ４２０、Ｇ４２２、Ｇ４２４、Ｇ４２５、Ｇ４３４ 発電モジュール。 100 charging station,
110 electric car,
120 charging space,
200 light irradiation device,
250 laser light,
300, 300-1, 300-2, 300-3, 300-4, 300-5 power generation panel,
301-330 power generation cell,
G350, G351, G352, G354 power generation module,
G360, G361, G362, G364 power generation module,
G370, G372, G374 power generation module,
G380, G382, G384 power generation module,
G390, G392, G394 power generation module,
G400, G402, G404 power generation module,
G410, G412, G414, G415 power generation module,
G420, G422, G424, G425, G434 Power generation module.

Claims (9)

任意の強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルであって、
前記発電パネルは受光面積の異なる発電モジュールを複数有し、
全ての発電モジュールは電気的に直列に接続され、
前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の強度が、相対的に強い領域に配置される発電モジュールよりも相対的に弱い領域に配置される発電モジュールの方が大きい、
発電パネル。 A power generation panel that generates power by receiving laser light having an arbitrary intensity distribution,
The power generation panel has a plurality of power generation modules having different light receiving areas,
All power generation modules are electrically connected in series,
The light receiving area of the power generation module is larger in the power generation module disposed in a relatively weak area than the power generation module disposed in a relatively strong area where the intensity of the laser beam is,
Power generation panel. 前記レーザ光の強度分布は正規分布である請求項１の発電パネル。   The power generation panel according to claim 1, wherein the intensity distribution of the laser light is a normal distribution. 前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の照射領域の外周側に配置される発電モジュールの方が中心側に配置される発電モジュールよりも大きい、請求項２の発電パネル。   3. The power generation panel according to claim 2, wherein the light receiving area of the power generation module is larger in the power generation module disposed on the outer peripheral side of the laser light irradiation region than in the power generation module disposed on the center side. 複数の発電モジュールは、前記レーザ光の中心を通る直線に対して線対称に、同一の面積の発電モジュールが配置される、請求項２または３の発電パネル。   The power generation panel according to claim 2 or 3, wherein the power generation modules having the same area are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the center of the laser beam. 複数の発電モジュールは、前記レーザ光の照射領域内に格子状に配置される、請求項４の発電パネル。   The power generation panel according to claim 4, wherein the plurality of power generation modules are arranged in a lattice pattern in the irradiation region of the laser light. それぞれの発電モジュールは１または複数の発電セルを有し、
全ての発電セルは発電モジュールごとに電気的に並列に接続される、請求項４または５の発電パネル。 Each power generation module has one or more power generation cells,
The power generation panel according to claim 4 or 5, wherein all the power generation cells are electrically connected in parallel for each power generation module. 前記レーザ光の中心側に配置される発電モジュールは１の発電セルで構成される、請求項４から６のいずれかの発電パネル。   The power generation panel according to any one of claims 4 to 6, wherein the power generation module disposed on the center side of the laser beam is configured by one power generation cell. 前記発電セルは、同一の形状および寸法を有し、前記レーザ光の照射領域内に格子状に配置される、請求項６または７の発電パネル。   The power generation panel according to claim 6 or 7, wherein the power generation cells have the same shape and size and are arranged in a lattice pattern in the laser light irradiation region. 前記レーザ光は、複数のレーザ光が重ねられたものである、請求項１から８のいずれかの発電パネル。   The power generation panel according to any one of claims 1 to 8, wherein the laser light is obtained by superimposing a plurality of laser lights.
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