JP2019204082A - Spherical layer structure condensing lens, spherical layer structure lens block, and condensation tracking photoelectric conversion device - Google Patents

Spherical layer structure condensing lens, spherical layer structure lens block, and condensation tracking photoelectric conversion device Download PDF

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Abstract

To provide a condensing lens that has a long focal distance, has no angle dependency, and reduces a spherical aberration even if a condensation magnification is equal to or more than dozens of times, to provide a spherical layer structure condensation of a condensation type photoelectric conversion lens block that is excellent in aesthetic feature since a thickness is thin and a machine mechanism is not provided in a center part, and can be achieved at a low cost, and to provide a spherical layer structure condensation device when arranged in a honeycomb way.SOLUTION: A condensation tracking photoelectric conversion device includes a spherical lens block, a photoelectric conversion panel 40, a drive device, a control device and a tracking mechanism 100. The spherical lens block is made of one or more spherical lenses, and is made of a multi layer structure different in refractive index, in which a spherical inner layer transparent part is lower in dielectric constant than a layer on one outer side, a spherical innermost layer transparent part is a material low in refractive index, and a thickness is calculated so as to have a radius cancelling out a spherical aberration accompanied by a refractive index condition. As a condensation tracking photoelectric conversion panel 30, the condensation tracking photoelectric conversion device comprises a condensing lens, a plurality of solar battery cells and a circuit.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本発明は、集光追尾光電変換装置に関する。 The present invention relates to a condensing tracking photoelectric conversion device.

従来から、非集光型光電変換パネルや、レンズ、ミラー等の集光器を備えた集光型光電変換パネルが種々開発されている。また、予め設定された太陽軌道を追尾するようにこれら光電変換パネルを駆動する駆動装置と、該駆動装置の駆動量を予め設定された太陽軌道に合うように算出し、駆動装置を制御する制御装置とからなる追尾機構を備えた集光追尾光電変換装置も開発されている(特許文献2〜5)。 Conventionally, and non-condensing type photoelectric conversion panel, the lens, light converging-type photoelectric conversion panel having a collector such as a mirror have been developed. In addition, a driving device that drives these photoelectric conversion panels so as to track a preset solar trajectory, and a control that controls the driving device by calculating a driving amount of the driving device so as to match the preset solar orbit A condensing tracking photoelectric conversion device having a tracking mechanism including the device has also been developed (Patent Documents 2 to 5).

また、球状レンズは角度依存性がないが、球面収差が発生してしまう。この問題に対処するために、球内部の屈折率を変化させ、球表面に焦点が合い、かつ球面収差を発生させないレンズも開発されている(特許文献1,非特許文献1−3)。   In addition, the spherical lens has no angle dependency, but spherical aberration occurs. In order to cope with this problem, a lens that changes the refractive index inside the sphere, focuses on the sphere surface, and does not generate spherical aberration has been developed (Patent Document 1, Non-Patent Document 1-3).

さらに近年では、直達光を高倍率で光電変換セルに集光させることが可能なだけでなく、入射した散乱光を効率よく透過させ、多目的に利用することが可能な集光型光電変換パネルと、前記のごとき追尾機構とを備えた集光追尾光電変換装置も提案されている(特許文献6)。 Further, in recent years, a condensing photoelectric conversion panel that can not only collect direct light on a photoelectric conversion cell at a high magnification but also efficiently transmit incident scattered light and can be used for multiple purposes. A condensing tracking photoelectric conversion device provided with a tracking mechanism as described above has also been proposed (Patent Document 6).

特開平1−101502号広報JP-A-1-101502 特開2003−324210号公報JP 2003-324210 A 特開2012−069610号公報JP 2012-0669610 A 特開2013−021286号公報JP 2013-021286 A 特開2014−095280号公報JP 2014-095280 A 特開2016−062931号公報JP 2006-062931 A Hal Schrank and John SanFord “A Luneburg−Lens Update”, IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol, 37, No 1, February 1995Hal Schrank and John Sanford “A Luneburg-Lens Update”, IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol, 37, No 1, February 1995. Panagiotis Kotsidas, Vijay Modi,Jeffery M Gordon “Nominally stationary high−concentration solar optics by gradient−index lenses.” OPTICAL EXPRESS vol 19, No 3,(2011)Panagiotis Kotsidas, Vijay Modi, Jeffery M Gordon “Nominally stationary high-concentration solar opticals by gradient-index lenses. Jeffrey M.Gordon “Spherical gradient−index lenses as perfect imaging and maximum power transfer devices.” APPLIED OPTICS vol 39,No 22 (2000)Jeffrey M.C. Gordon "Spherical gradient-indexes as perfect imaging and maximum power transfer devices." APPLIED OPTICS vol 39, No 22 (2000) Makoto Tabata, ET AL. “Development of transparent silica aerogel over a wide range of densities“ Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 623 (2010) 339−341Makoto Tabata, ET AL. “Development of transsilient silica aerogel over a wide range of sensitivities” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 623-3 623 (20-3 G.TORALDO “Sperical Lenses for Infrared and Microwaves”, Journal of Applied Physics 32, 2051(1961)G. TORALDO “Special Lenses for Infrared and Microwaves”, Journal of Applied Physics 32, 2051 (1961) TOMOS L. APRHYS “The Design of Radially Symmetric Lenses”, IEEE TRANSACTION ON ANTENNAS AND PROPAGATION, JULY 1970TOMOS L. APRHYS “The Design of Radially Symmetric Lenses”, IEEE TRANSACTION ON ANTENNAS AND PROPAGATION, JULY 1970

一般的な追尾装置は、耐風性に優れた構造を実現するために装置が大がかりであるが、その割には太陽電池の積載量が多くない。そのため、分散可動型の追尾装置も提案されているが、該追尾装置は、機構が複雑であり、コストが上昇してしまう。また、該追尾装置は、設置時や搬送時の不具合が大きい。   A general tracking device is a large-scale device in order to realize a structure excellent in wind resistance, but the solar cell loading amount is not large for that. For this reason, a distributed movable type tracking device has also been proposed, but the mechanism of the tracking device is complicated and the cost increases. In addition, the tracking device has a large problem during installation and transportation.

さらに、従来の一般的な追尾装置には、その構成部材として、光透過性がないか非常に低いものが用いられている。そうすると、例えば入射した散乱光を透過させることが可能な集光型光電変換パネルを、一般的な追尾機構で追尾制御した場合、該集光型光電変換パネルを透過した散乱光は、追尾機構を透過することができず、散乱光を透過させることが可能な集光型光電変換パネルの利用価値が低下してしまう。 Furthermore, conventional general tracking devices use a component having no or very low light transmittance as a constituent member. Then, for example, when a condensing photoelectric conversion panel capable of transmitting incident scattered light is controlled by a general tracking mechanism, the scattered light transmitted through the condensing photoelectric conversion panel is The utility value of the condensing photoelectric conversion panel which cannot transmit and can transmit scattered light will fall.

また、集光型光電変換パネルと可動分散型の追尾機構について建築物につけるとなると、美観性、設置利便性の問題により、薄型であること、中央部に機構がないことが求められている。 Moreover, when it comes to a building about a condensing photoelectric conversion panel and a movable dispersion type tracking mechanism, it is required to be thin and have no mechanism in the center due to problems of aesthetics and installation convenience. .

以上の点に鑑み、本発明の目的は、集光型光電変換パネルと分散可動型の追尾機構とを備えており、直達光を高倍率で集光することが可能であると同時に、散乱光を効率よく透過させ、多目的に利用することも可能なだけでなく、薄型で設置時の利便性や搬送時の可搬性に優れ、中央に機構部を配さないことも可能な、低コストでの実現が可能な集光追尾光電変換装置を提供することである。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a condensing photoelectric conversion panel and a dispersion movable tracking mechanism, and to collect direct light at a high magnification and at the same time, scattered light. It is not only possible to efficiently pass through and can be used for multiple purposes, but it is thin and has excellent convenience during installation and transportability at the time of transportation. It is providing the condensing tracking photoelectric conversion apparatus which can implement | achieve.

本発明は集光型光電変換装置の集光部分に係る球状層構造集光レンズ、球状層構造集光レンズ塊を内包する。
本発明の一実施形態に係る球状層構造集光レンズは、
90%以上の電磁波を透過する球状最外層透明部と
90%以上の電磁波を透過し、
前記球状最外層透明部より0.02以上屈折率が低く、
屈折率が1.48以下で、
前記球状最外層透明部半径の60%以上90%以下の半径を持ち、
球面収差を相殺する屈折率と半径を持つ球状最内層透明部からなることを特徴とする。
The present invention includes a spherical layer structure condensing lens and a spherical layer structure condensing lens mass associated with the condensing portion of the condensing photoelectric conversion device.
Spherical layer structure condensing lens according to an embodiment of the present invention,
Spherical outermost layer transparent part that transmits 90% or more of electromagnetic waves and 90% or more of electromagnetic waves are transmitted,
The refractive index is 0.02 or more lower than the spherical outermost transparent portion,
Refractive index is 1.48 or less,
Having a radius of 60% or more and 90% or less of the spherical outermost layer transparent portion radius,
It is characterized by comprising a spherical innermost layer transparent portion having a refractive index and a radius to cancel spherical aberration.

本実施形態に係る球状層構造集光レンズによると、球状レンズであり角度依存性はないが、そのもとで長焦点距離かつ球面収差を排することができる。 According to the spherical layer structure condensing lens according to the present embodiment, it is a spherical lens and has no angle dependency, but it can eliminate a long focal length and spherical aberration.

集光追尾光電変換装置は太陽光を集光、追尾して、太陽電池セルを光電変換セルとして用いた集光追尾太陽光発電装置として用いることができる。集光追尾太陽光発電装置にとって角度依存性がないことは位置移動だけで集光がなせるということにつながる。長焦点距離は最大許容角の増大につながる。 The condensing and tracking photoelectric conversion device can collect and track sunlight, and can be used as a concentrating and tracking solar power generation device using solar cells as photoelectric conversion cells. It is no angular dependence to take the condensing tracking photovoltaic power generation device leads to the fact that the condenser causes name only position movement. Long focal length leads to an increase in the maximum allowable angle.

集光追尾光電変換装置は外部環境を追尾し、入射光を集光して、センサを光電変換セルとして用いたLIDER(LIGHT DETECTION AND RANGING)装置として用いることができる。
LIDER装置にとって角度依存性がないことは全方位レーダーを作りやすくなる。長焦点距離かつ球面収差がないことはセンサ受光器面積が同一として球レンズ表面から引き離したうえで回り込み電磁波が減りノイズが少ない測定が行えるということである。また、LIDER装置においては各センサにおける利得が課題となるが、該集光追尾光電変換装置は1光電変換セルであるセンサごとに球状集光レンズが対応し、球状集光レンズ塊がまとまって外部環境を追尾するため、入射光が少なくなる遠距離に対しての利得が向上し、遠方に対してのセンサ感度が向上する。
The condensing and tracking photoelectric conversion device can be used as a LIDER (LIGHT DETECTION AND RANGING) device that tracks the external environment, collects incident light, and uses the sensor as a photoelectric conversion cell.
The lack of angle dependency for the LIDER device makes it easy to make an omnidirectional radar. The long focal length and the absence of spherical aberration mean that the sensor receiver area is the same and is separated from the surface of the spherical lens, and the sneak electromagnetic waves are reduced and noise can be measured. Further, in the LIDER apparatus, the gain in each sensor becomes a problem. In the condensing / tracking photoelectric conversion apparatus, a spherical condensing lens corresponds to each sensor that is one photoelectric conversion cell, and the spherical condensing lens lump is gathered into the outside. Since the environment is tracked, the gain with respect to a long distance where incident light is reduced is improved, and the sensor sensitivity with respect to a long distance is improved.

集光追尾光電変換装置は特定の方向から来た光を曲げて第1光電変換セルとして光電変換受光器を用いて電力に変換する光無線給電受信機として用いることができる。光無線給電は、直進度の高い伝達光を用いて電気を遠方に給電させる装置であるが、送信側、受信側の位置が給電のたびに異なる。そのため、光無線給電においては伝達光の向きを整え、かつ多方向からくる伝達光を光電変換受光器に誘導する必要がある。該集光追尾光電変換装置は光無線給電受信機として特定の方向から来た伝達光を位置移動で光電変換受光器に誘導する。これにより、光無線給電受信を多方向の送信機に対して行うことができる。伝達光としてはレーザーを用いることができる。エキシマレーザー(波長190nm紫外線)、半導体レーザー(波長900nm近赤外線)CO2レーザー(波長10700nm遠赤外線)などがあげられるが、これに限られるものではない。The condensing and tracking photoelectric conversion device can be used as an optical wireless feeding receiver that bends light coming from a specific direction and converts it into electric power using a photoelectric conversion receiver as a first photoelectric conversion cell. Optical wireless power feeding is a device that feeds electricity far away using transmitted light having a high degree of straightness, but the positions on the transmitting side and the receiving side differ each time power is fed. Therefore, in optical wireless power feeding, it is necessary to align the direction of transmitted light and to guide transmitted light from multiple directions to a photoelectric conversion receiver. The condensing and tracking photoelectric conversion device guides transmitted light coming from a specific direction to the photoelectric conversion receiver by moving its position as an optical wireless power supply receiver. Thereby, optical wireless power supply reception can be performed with respect to a multidirectional transmitter. A laser can be used as the transmitted light. An excimer laser (wavelength 190 nm ultraviolet light), a semiconductor laser (wavelength 900 nm near infrared light), a CO2 laser (wavelength 10700 nm far infrared light) and the like can be mentioned, but are not limited thereto.

また、前記球状最外層透明部と前記球状最内層透明部の中間に
90%以上の電磁波を透過する1層または複数層の球状中間層透明部を有してもよい。
Moreover, you may have a 1 layer or more spherical intermediate | middle layer transparent part which permeate | transmits 90% or more of electromagnetic waves in the middle of the said spherical outermost layer transparent part and the said spherical innermost layer transparent part.

このことにより、例えば中間層にガラスなどソルベントクラックに強い素材を用い、最内層透明部に安価な有機溶剤性の素材を用い、最外層に安価な透明樹脂を用いることにより、安価な有機溶剤性の素材と透明樹脂を用いつつもソルベントクラックの問題を起こさない構成を作ることができる。 For this reason, for example, by using a material resistant to solvent cracks such as glass for the intermediate layer, using an inexpensive organic solvent material for the innermost transparent portion, and using an inexpensive transparent resin for the outermost layer, an inexpensive organic solvent property The structure which does not raise | generate the problem of a solvent crack can be made, using the raw material and transparent resin.

また、前記球状最外層透明部として90%以上のミリ波を透過する球状最外層ミリ波透明部と
前記球状最内層透明部として90%以上のミリ波を透過し、
前記球状最外層ミリ波透明部より0.02以上屈折率が低く、
屈折率が1.48以下で、
前記球状最外層ミリ波透明部半径の60%以上90%以下の半径を持ち、
球面収差を相殺する屈折率と半径を持つ球状最内層ミリ波透明部からなってもよい。
Further, the spherical outermost layer transparent portion that transmits 90% or more millimeter waves as the spherical outermost layer transparent portion and the spherical outermost layer transparent portion that transmits 90% or more millimeter waves,
The refractive index is 0.02 or more lower than the spherical outermost millimeter wave transparent part,
Refractive index is 1.48 or less,
Having a radius of 60% or more and 90% or less of the radius of the spherical outermost millimeter wave transparent portion,
It may be formed of a spherical innermost millimeter wave transparent portion having a refractive index and a radius that cancels spherical aberration.

また、前記球状最外層透明部として、ミリ波に対して透明な球状最外層ミリ波透明部、前記球状最内層透明部として、ミリ波に対して透明な球状最内層ミリ波透明部を用いてもよい。 Further, as the spherical outermost layer transparent part, a spherical outermost layer millimeter wave transparent part transparent to millimeter waves, and as the spherical innermost layer transparent part, a spherical innermost layer millimeter wave transparent part transparent to millimeter waves is used. Also good.

このことによってLIDER装置でよく使われる波長である、ミリ波に対する集光を為すことができる。 This makes it possible to focus on millimeter waves, which is a wavelength often used in LIDER devices .

また、前記球状最外層透明部について90%以上の可視光、または赤外線、または紫外線を透過する球状最外層可視光透明部と
前記球状最内層透明部について
90%以上の可視光、または赤外線、または紫外線を透過し、
前記球状最外層可視光透明部より0.02以上屈折率が低く、
屈折率が1.48以下で、
前記球状最外層可視光透明部半径の60%以上90%以下の半径を持ち、
球面収差を相殺する屈折率と半径を持つ球状最内層可視光透明部を有してもよい。
In addition, 90% or more visible light or infrared rays of the spherical outermost layer transparent portion , or 90% or more visible light or infrared rays of the spherical outermost layer visible light transparent portion and the spherical innermost layer transparent portion that transmit ultraviolet rays, or Transmits ultraviolet light ,
0.02 or more lower refractive index than the spherical outermost visible light transparent part,
Refractive index is 1.48 or less,
The spherical outermost layer has a radius of 60% to 90% of the visible light transparent portion radius,
You may have a spherical innermost visible light transparent part with the refractive index and radius which cancel spherical aberration.

かつ、前記球状最外層可視光透明部と前記球状最内層可視光透明部の中間に
90%以上の可視光、または赤外線、または紫外線を透過する1層または複数層の球状中間層可視光透明部を有してもよい。
One or more spherical intermediate layer visible light transparent parts that transmit 90% or more visible light, infrared light , or ultraviolet light between the spherical outermost layer visible light transparent part and the spherical innermost layer visible light transparent part. You may have.

このことにより、集光追尾光電変換装置が対象とする可視光、または赤外線、または紫外線について効率よく集光、発電することができる。 Thereby, it is possible to efficiently collect and generate electric power for visible light , infrared light, or ultraviolet light targeted by the light-collecting / tracking photoelectric conversion device .

前記球状最内層透明部に
シリコーン樹脂、水、アルコール、カルボン酸類、ニトリル化合物、エーテル類、エステル類、フッ化アルカリ金属、フッ化アルカリ土類金属、フルオロカーボン液、フッ素樹脂、エアロゲルの少なくともいずれか一つを含むことが好ましい。
At least one of silicone resin, water, alcohol, carboxylic acid, nitrile compound, ethers, esters, alkali metal fluoride, alkaline earth metal fluoride, fluorocarbon liquid, fluororesin , and airgel is formed on the spherical innermost layer transparent portion. Preferably including one.

これらの素材には低屈折率であるものを含むため、球状最内層透明部の屈折率低下に寄与し、長焦点距離を為すこと、さらには最大許容角の増大につながる。 Since these materials include those having a low refractive index, it contributes to a decrease in the refractive index of the spherical innermost layer transparent portion, which leads to a long focal length and further increases the maximum allowable angle.

前記球状層構造集光レンズを2つ以上用い、
前記球状層構造集光レンズ中心部の高さが同じになるように板状に接合されていることが好ましい、また、前記球状層構造集光レンズを6つ以上用い、板状、かつ、ハニカム状に配置、あるいは、格子状に配置した球状層構造レンズ塊を用いてもよい。
Two or more spherical layer structure condensing lenses are used,
It is preferable that the spherical layer structure condensing lens is joined in a plate shape so that the central portions thereof have the same height, and more than six of the spherical layer structure condensing lenses are used. Alternatively, a spherical layer structure lens block arranged in a lattice shape or a lattice shape may be used.

このことにより、レンズ厚みを薄くしたうえで、同時に複数の第1光電変換セルに集光することができる。格子状に配置すると、分割した成型がしやすくなる。ハニカム状に配置すると、レンズを効率的に多く配置することができる。 Thus, the lens thickness can be reduced and the light can be condensed on the plurality of first photoelectric conversion cells at the same time. If it arrange | positions in a grid | lattice form, it will become easy to do the divided | segmented shaping | molding. When arranged in a honeycomb shape, a large number of lenses can be arranged efficiently.

上記球状層構造集光レンズについて
前記球状最内層透明部から前記球状中間層透明部及び前記球状最外層透明部に向かって少なくとも1本以上の筒状空間を有することが好ましい。
また、前記筒状空間内に圧力吸収部品を有してもよい。
The spherical layer structure condensing lens preferably has at least one cylindrical space from the spherical innermost layer transparent portion toward the spherical intermediate layer transparent portion and the spherical outermost layer transparent portion.
Moreover, you may have a pressure absorption component in the said cylindrical space.

このようにすると、温度上下が発生しても、筒状空間部内空間で圧力の上下を吸収できるため、長期耐久性に耐える構造がなせる。圧力吸収部品を筒状空間内に設置することにより、球レンズ本体の集光に対する影響をなくすことができる。 In this way, even if the temperature rises and falls, since the pressure rise and fall can be absorbed in the space in the cylindrical space, a structure that can withstand long-term durability can be achieved. By installing the pressure absorbing component in the cylindrical space, it is possible to eliminate the influence of the spherical lens body on the light collection.

本発明の一実施形態にかかる球状層構造集光レンズ塊は
前記球状層構造集光レンズを、
2つ以上用い、
前記球状層構造集光レンズ中心部の高さが同じになるように板状に接合していることを特徴とする。
The spherical layer structure condenser lens block according to one embodiment of the present invention is the spherical layer structure condenser lens,
Use two or more
The spherical layer structure condensing lens is joined in a plate shape so that the central portions have the same height.

本発明の一実施形態にかかる集光追尾光電変換装置は
ベース部と、
1つの球状集光レンズ、または、2つ以上の球状集光レンズを前記球状レンズ中心部の高さが同じになるように板状に接合した球状層構造レンズ塊と
追尾機構と、
光電変換パネルからなり、
前記追尾機構を介して前記光電変換パネルと前記球状集光レンズ、または、前記球状集光レンズ塊が相対的に動作することを特徴とする。
A condensing tracking photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention includes a base unit,
One spherical condenser lens, or two or more spherical condenser lenses joined in a plate shape so that the height of the central part of the spherical lens is the same, and a tracking mechanism; ,
It consists of a photoelectric conversion panel,
The photoelectric conversion panel and the spherical condensing lens or the spherical condensing lens block are relatively operated via the tracking mechanism.

このようにすると、太陽光発電として、簡便な動作で太陽動作に合わせた追尾機構の動作により、前記球状集光レンズ、または、前記球状集光レンズ塊の焦点位置に、光電変換パネル上に配置された第一光電変換セルを相対的に移動させ、太陽光を集光したうえで第一光電変換セルに入射することができる。 In this way, as a photovoltaic power generation, the spherical condenser lens or the focal point of the spherical condenser lens block is arranged on the photoelectric conversion panel by the operation of a tracking mechanism adapted to the solar operation with a simple operation. The first photoelectric conversion cell thus moved can be relatively moved to collect the sunlight and then enter the first photoelectric conversion cell.

また、LIDER装置として、簡便な動作で観測したい方向に合わせた追尾機構の動作により、前記球状集光レンズ、または、前記球状集光レンズ塊の焦点位置に、光電変換パネル上に配置された第一光電変換セルであるセンサを相対的に移動させ、観測光を集光したうえで第一光電変換セルに入射することができる。In addition, as a LIDER device, the tracking mechanism is operated in a direction that is desired to be observed with a simple operation, and the spherical condenser lens or the focal point of the spherical condenser lens block is arranged on the photoelectric conversion panel. The sensor, which is one photoelectric conversion cell, can be relatively moved to collect the observation light and enter the first photoelectric conversion cell.

また、光無線給電受信機として、簡便な動作で伝達光を受信したい方向に合わせた追尾機構の動作により、前記球状集光レンズ、または、前記球状集光レンズ塊の焦点位置に、光電変換パネル上に配置された第一光電変換セルである光電変換受光器を相対的に移動させ、伝達光を集光したうえで第一光電変換セルに入射することができる。Further, as an optical wireless power supply receiver, a photoelectric conversion panel can be placed at the focal position of the spherical condenser lens or the spherical condenser lens block by the operation of a tracking mechanism that is adapted to receive transmitted light with a simple operation. The photoelectric conversion light receiver which is the 1st photoelectric conversion cell arrange | positioned on the top is moved relatively, and after condensing transmitted light, it can inject into a 1st photoelectric conversion cell.

よって、簡便な構造で、追尾機構の移動に対応して、光電変換パネル上の、単数、または、複数の光電変換セルに光入射をすることができる。 Therefore, light can be incident on one or a plurality of photoelectric conversion cells on the photoelectric conversion panel in accordance with the movement of the tracking mechanism with a simple structure.

上記実施形態に係る集光追尾光電変換装置について、
前記追尾機構は
前記ベース部の上に配置され、前記ベース部に設けられたA駆動機構と、
前記A駆動機構によって前記ベース面の水平方向に移動可能なA移動部と、
前記ベース部の上に配置され、前記ベース部に設けられたB駆動機構と、
前記B駆動機構によって前記ベース部の垂直方向に移動可能なB移動部を備え、
前記A駆動機構は、
前記A移動部を前記ベース部上に支持するための第1可動支持部及び第2可動支持部と、
前記第1可動支持部を第1方向に移動させる第1駆動部と、前記第2可動支持部を前記第1方向に対して垂直方向である第2方向に移動させる第2駆動部とを含み、
前記A移動部の上には少なくとも1つ以上の光電変換パネルが配置され、
前記B移動部には前記球状集光レンズ、または、前記球状集光レンズ塊が配置され、
前記追尾機構を介して前記光電変換パネル前記球状集光レンズ、または、前記球状集光レンズ塊が相対的に動作することを特徴とすることが好ましい。
About the condensing tracking photoelectric conversion device according to the embodiment,
The tracking mechanism is disposed on the base portion, and an A drive mechanism provided on the base portion;
An A moving part movable in the horizontal direction of the base surface by the A driving mechanism;
A B drive mechanism disposed on the base portion and provided on the base portion;
A B moving unit movable in the vertical direction of the base unit by the B driving mechanism;
The A drive mechanism is
A first movable support portion and a second movable support portion for supporting the A moving portion on the base portion;
A first drive unit that moves the first movable support unit in a first direction; and a second drive unit that moves the second movable support unit in a second direction that is perpendicular to the first direction. ,
At least one photoelectric conversion panel is disposed on the A moving part,
In the B moving part, the spherical condenser lens or the spherical condenser lens block is arranged,
It is preferable that the photoelectric conversion panel and the spherical condenser lens or the spherical condenser lens mass operate relatively through the tracking mechanism.

このようにすると、外部から第1方向、第2方向、第3方向の移動をなすことができ、多数の装置の同時駆動がなすことができる。また、第1駆動部と第2駆動部の干渉に配慮する範囲で薄型化をなすことができる。 In this way, movement in the first direction, the second direction, and the third direction can be performed from the outside, and a large number of devices can be driven simultaneously. Further, the thickness can be reduced as long as the interference between the first drive unit and the second drive unit is taken into consideration.

上記実施形態に係る集光追尾光電変換装置について、
前記第1駆動部は、回転部材及び直線移動部材を有し且つ前記回転部材の回転動作を前記直線移動部材の第1方向の直線動作に変換する変換機構と、回転部材に回転入力を加えるモータとを含み、
前記第1可動支持部は、前記第1駆動部における前記直線移動部材と共に移動するように該直線移動部材に取り付けられており、
前記第2駆動部は、回転部材及び直線移動部材を有し且つ前記回転部材の回転動作を前記直線移動部材の第2方向の直線動作に変換する変換機構と、回転部材に回転入力を加えるモータとを含み、
前記第2可動支持部は、前記第2駆動部における前記直線移動部材と共に移動するように該直線移動部材に取り付けられていることを特徴とすることが好ましい。
About the condensing tracking photoelectric conversion device according to the embodiment,
The first drive unit includes a rotation member and a linear movement member, and converts a rotation operation of the rotation member into a linear operation in the first direction of the linear movement member, and a motor that applies a rotation input to the rotation member. Including
The first movable support portion is attached to the linear movement member so as to move together with the linear movement member in the first drive unit,
The second drive unit includes a rotation member and a linear movement member, and converts a rotation operation of the rotation member into a linear operation in the second direction of the linear movement member, and a motor that applies a rotation input to the rotation member. Including
The second movable support part is preferably attached to the linear movement member so as to move together with the linear movement member in the second drive part.

より具体的には、
前記第1駆動部は、前記変換機構である前記第1方向に延びるねじ軸、ナット及びボールからなる滑りねじと、前記ナットが前記ねじ軸に沿って移動するように該ねじ軸を回転させるためのギア部及び該ギア部に接続されたモータとを含み、
前記第1可動支持部は、前記第1駆動部における前記ナットと共に移動するように該ナットに取り付けられており、
前記第2駆動部は、前記変換機構である前記第2方向に延びるねじ軸、ナット及びボールからなる滑りねじと、前記ナットが前記ねじ軸に沿って移動するように該ねじ軸を回転させるためのギア部及び該ギア部に接続されたモータとを含み、
前記第2可動支持部は、前記第2駆動部における前記ナットと共に移動するように該ナットに取り付けられていることを特徴とすることが好ましい。
More specifically,
The first driving unit is a screw shaft that extends in the first direction as the conversion mechanism, a sliding screw that includes a nut and a ball, and a screw that rotates the screw shaft so that the nut moves along the screw shaft. And a motor connected to the gear portion,
The first movable support portion is attached to the nut so as to move together with the nut in the first drive portion,
The second drive unit is a screw shaft that extends in the second direction as the conversion mechanism, a sliding screw that includes a nut and a ball, and a screw shaft that rotates the screw shaft so that the nut moves along the screw shaft. And a motor connected to the gear portion,
Preferably, the second movable support portion is attached to the nut so as to move together with the nut in the second drive portion.

このようにすると、上記第1可動支持部及び第2可動支持部の移動を簡便な構造で達成することができる。   If it does in this way, the movement of the said 1st movable support part and a 2nd movable support part can be achieved with a simple structure.

上記各実施形態に係る集光追尾光電変換装置において、
前記第1駆動部は、前記第1方向に延びる第1移動軸と、前記第1移動軸に沿って前記第1可動支持部を移動させるための駆動装置とを含み、
前記第2駆動部は、前記第1方向に延びる第2移動軸と、前記第2移動軸に沿って前記第2可動支持部を移動させるための駆動装置とを含むことが好ましい。
In the light-collecting tracking photoelectric conversion device according to each of the above embodiments,
The first drive unit includes a first movement axis extending in the first direction, and a drive device for moving the first movable support part along the first movement axis.
Preferably, the second drive unit includes a second moving shaft extending in the first direction and a driving device for moving the second movable support portion along the second moving shaft.

このようにすると、第1可動支持部及び第2可動支持部が互いに垂直な方向に安定して移動でき、それにより移動部を円滑に移動できるので、光電変換パネルを円滑に駆動することが可能となる。 If it does in this way, since a 1st movable support part and a 2nd movable support part can move stably to a mutually perpendicular direction, and a moving part can be moved smoothly by it, it is possible to drive a photoelectric conversion panel smoothly. It becomes.

また、上記各実施形態に係る集光追尾光電変換装置において、
前記第1駆動部は、前記変換機構である前記第1方向に延びるラックギア及びピニオンギアからなるラックアンドピニオンと、前記ラックギアを前記第1方向に移動させるように前記ピニオンギアを回転させるためのモータとを含み、
前記第1可動支持部は、前記第1駆動部における前記ラックギアと共に移動するように該ラックギアに取り付けられており、
前記第2駆動部は、前記変換機構である前記第2方向に延びるラックギア及びピニオンギアからなるラックアンドピニオンと、前記ラックギアを前記第2方向に移動させるように前記ピニオンギアを回転させるためのモータとを含み、
前記第2可動支持部は、前記第2駆動部における前記ラックギアと共に移動するように該ラックギアに取り付けられていてもよい。
Moreover, in the condensing tracking photoelectric conversion device according to each of the above embodiments,
The first drive unit is a rack and pinion composed of a rack gear and a pinion gear extending in the first direction as the conversion mechanism, and a motor for rotating the pinion gear so as to move the rack gear in the first direction. Including
The first movable support portion is attached to the rack gear so as to move together with the rack gear in the first drive portion,
The second drive unit is a rack and pinion composed of a rack gear and a pinion gear extending in the second direction as the conversion mechanism, and a motor for rotating the pinion gear so as to move the rack gear in the second direction. Including
The second movable support portion may be attached to the rack gear so as to move together with the rack gear in the second drive portion.

このようにしても、上記第1可動支持部及び第2可動支持部の移動を簡便な構造で達成することができる。   Even in this case, the movement of the first movable support portion and the second movable support portion can be achieved with a simple structure.

また、上記各実施形態に係る集光追尾光電変換装置において、
前記第1駆動部は、リニアモータAを含み、
前記第1可動支持部は、前記第1駆動部における前記リニアモータAと共に移動するように該リニアモータAに取り付けられており、
前記第2駆動部は、リニアモータBを含み、
前記第2可動支持部は、前記第2駆動部における前記リニアモータBと共に移動するように該リニアモータBに取り付けられていてもよい。
Moreover, in the condensing tracking photoelectric conversion device according to each of the above embodiments,
The first drive unit includes a linear motor A,
The first movable support portion is attached to the linear motor A so as to move together with the linear motor A in the first drive portion,
The second driving unit includes a linear motor B,
The second movable support portion may be attached to the linear motor B so as to move together with the linear motor B in the second drive portion.

このようにしても、上記第1可動支持部及び第2可動支持部の移動を簡便な構造で達成することができる。   Even in this case, the movement of the first movable support portion and the second movable support portion can be achieved with a simple structure.

また、上記各実施形態に係る集光追尾光電変換装置において、
前記第1駆動部は、リニアモータAを含み、
前記第1可動支持部として、前記第1駆動部における前記リニアモータAと共に移動するように該リニアモータAに取り付けられた別のリニアモータCを含み、
前記第2駆動部は、リニアモータBを含み、
前記第2可動支持部として、前記第2駆動部における前記リニアモータBと共に移動するように該リニアモータBに取り付けられた別のリニアモータDを含んでもよい。
Moreover, in the condensing tracking photoelectric conversion device according to each of the above embodiments,
The first drive unit includes a linear motor A,
The first movable support portion includes another linear motor C attached to the linear motor A so as to move together with the linear motor A in the first drive portion,
The second driving unit includes a linear motor B,
The second movable support portion may include another linear motor D attached to the linear motor B so as to move together with the linear motor B in the second drive portion.

このようにしても、集光追尾光電変換装置について簡便な構成で為すことが可能である。 Even in this case, the condensing tracking photoelectric conversion device can be configured with a simple configuration.

上記実施形態に係る集光追尾光電変換装置について、
前記光電変換パネルは、
単数、または複数の第1光電変換セルと、
光電変換セル支持台と、
前記光電変換セル支持台の表面の一部に設けられ、前記第1光電変換セルに電気的に接続可能な回路を備え
前記第1光電変換セルの各々は、前記光電変換セル支持台の表面上に分散的に配置され、
前記第1光電変換セルの総受光面積は、前記球状集光レンズ、または、前記球状層構造集光レンズ塊の総レンズ面積の10%以下である、
前記光電変換パネル有ってもよい。
About the condensing tracking photoelectric conversion device according to the embodiment,
The photoelectric conversion panel is
One or a plurality of first photoelectric conversion cells;
A photoelectric conversion cell support;
Wherein provided in a part of the photoelectric conversion cell support base surface, each of said first photoelectric conversion cell includes a circuit electrically connectable to the first photoelectric conversion cell, the photoelectric conversion cell support base on the surface Arranged in a distributed manner
The total light receiving area of the first photoelectric conversion cell is 10% or less of the total lens area of the spherical condenser lens or the spherical layer structure condenser lens block .
It may be there in the photoelectric conversion panel.

このようにすれば、光電変換セルとして、例えば、性能は非常に高いが高価な太陽電池の使用量を削減した末で、高性能発電をなすことができる。 In this way, as a photoelectric conversion cell, for example , high-performance power generation can be performed after reducing the amount of use of an extremely high but expensive solar cell.

また、上記実施形態に係る集光追尾光電変換装置において、
少なくとも前記ベース部と、前記光電変換セル支持台について
前記散乱光を透過する高透過板からなり、
前記高透過板は前記球状集光レンズ塊によって集光された太陽光を受光して、
該太陽光の少なくとも散乱光成分を透過するようにしてもよい。
Moreover, in the condensing tracking photoelectric conversion device according to the embodiment,
About at least the base part and the photoelectric conversion cell support stand, comprising a high transmission plate that transmits the scattered light,
The high transmission plate receives sunlight condensed by the spherical condenser lens block,
You may make it permeate | transmit at least the scattered light component of this sunlight.

このようにすれば、集光太陽光発電に適した直達光を第1光電変換セルで発電し、散乱光成分を透過させることができる。直達光は快晴日において熱成分となるため、直達光のみを発電に用いて除去できるということは、真夏の暑い日射のみを遮り、柔らかな光となった散乱光のみを屋内に入れるという選択的太陽光フィルタとしての役割も果たすことができる。 If it does in this way, direct light suitable for condensing solar power generation can be generated with the 1st photoelectric conversion cell, and a scattered light component can be permeate | transmitted. Since direct light becomes a heat component on a clear day, the fact that only direct light can be removed using power generation means that only hot sunlight in midsummer is blocked and only scattered light that has become soft light is placed indoors. It can also serve as a solar filter.

また、上記実施形態に係る集光追尾光電変換装置において、
前記光電変換パネルについて、
前記第1光電変換セルの下部、又は周辺部に
前記第1光電変換セルより大きく、
前記第1光電変換セルと異なる光電変換素材からなる第2光電変換セルを備える
前記光電変換パネルを有してもよい。
Moreover, in the condensing tracking photoelectric conversion device according to the embodiment,
About the photoelectric conversion panel,
The lower part of the first photoelectric conversion cell, or the peripheral part is larger than the first photoelectric conversion cell,
You may have the said photoelectric conversion panel provided with the 2nd photoelectric conversion cell which consists of a photoelectric conversion material different from the said 1st photoelectric conversion cell.

このようにすれば、集光太陽光発電に適した直達光を高性能だが高価な第1光電変換セルで発電し、集光太陽光発電に適さない散乱光成分を安価な第2光電変換セルで発電することができる。これは、高価な第1光電変換セルを用いつつもコストを抑えつつ、面積対高発電量をなすことができる。 In this way, direct light suitable for concentrating solar power generation is generated by the high-performance but expensive first photoelectric conversion cell, and scattered light components not suitable for concentrating solar power generation are inexpensive second photoelectric conversion cells. Can generate electricity. This can reduce the cost while using the expensive first photoelectric conversion cell, and can achieve a large amount of power generation with respect to area.

また、上記実施形態に係る集光追尾光電変換装置において
前記第1光電変換セルに接する形で直上部に、第1光電変換セルとほぼ同等の大きさの接触面積を有する補助集光部品を設けてもよい。
Further, immediately above in the form of contact with the first photoelectric conversion cell in the light converging tracking photovoltaic device according to the above embodiment, an auxiliary condensing part having a contact area of substantially the same size as the first photoelectric conversion cell May be.

このようにすれば、第1光電変換セルにおいて、入射がわずかにそれた光を第1光電変換セルに入射させることができる。また、第1光電変換セルにおいての光を第1光電変換セル表面全体に分散させることにより、過度な部分的な温度上昇による破損を減らすことができる。 If it does in this way, in the 1st photoelectric conversion cell, the light in which the incidence fell slightly can be made to enter into the 1st photoelectric conversion cell. Moreover, the light in a 1st photoelectric conversion cell can be disperse | distributed to the whole surface of a 1st photoelectric conversion cell, and the damage by an excessive partial temperature rise can be reduced.

実施例1に係る、球状層構造集光レンズの2層における構造を示す図である。2 is a diagram illustrating a structure of two layers of a spherical layer structure condensing lens according to Example 1. FIG. 実施例2に係る、球状層構造集光レンズの3層における構造を示す図である。6 is a diagram illustrating a structure of three layers of a spherical layer structure condensing lens according to Example 2. FIG. 実施例3及び実施例4に係る、球状層構造集光レンズの筒状空間を有する構造を示す図である。(a)が筒状空間のみの構造(b)が筒状空間内に圧力吸収部品を含んだ構造である。It is a figure which shows the structure which has the cylindrical space of the spherical layer structure condensing lens based on Example 3 and Example 4. FIG. (A) is a structure including only a cylindrical space (b) is a structure including a pressure absorbing component in the cylindrical space. 実施例5に係る、球状層構造集光レンズ塊について格子状に球状層構造集光レンズを配置した条件下での構造を示す図であり、(a)は上面図、(b)は斜面図である。It is a figure which shows the structure on the conditions which have arrange | positioned the spherical layer structure condensing lens in the grid | lattice form about the spherical layer structure condensing lens mass based on Example 5, (a) is a top view, (b) is a slope figure. It is. 実施例6に係る、球状層構造集光レンズ塊についてハニカム状に球状層構造集光レンズを配置した条件下での構造を示す図であり、(a)は上面図、(b)は斜面図である。It is a figure which shows the structure on the conditions which have arrange | positioned the spherical layer structure condensing lens in the honeycomb form about the spherical layer structure condensing lens lump which concerns on Example 6, (a) is a top view, (b) is a slope figure. It is. 実施例7に係る、集光型光電変換パネルの構成例を示す概略説明図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the structural example of the condensing type photoelectric conversion panel based on Example 7, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 実施例8に係る、集光型光電変換パネルの構成例を示す概略説明図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the structural example of the condensing type photoelectric conversion panel based on Example 8, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 実施例9に係る、集光型光電変換パネルの構成例を示す概略説明図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the structural example of the condensing type photoelectric conversion panel based on Example 9, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 実施例10に係る、集光型光電変換パネルの構成例を示す概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of a condensing photoelectric conversion panel according to Example 10. 実施例11及び実施例12に係る、集光型光電変換パネルの構成例を示す概略説明図であり、(a)は集光型光電変換パネルの断面図、(b)はセルパッケージの断面図、(c)はセルパッケージの断面図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the structural example of the condensing photoelectric conversion panel based on Example 11 and Example 12, (a) is sectional drawing of a condensing photoelectric conversion panel, (b) is sectional drawing of a cell package. (C) is sectional drawing of a cell package. 実施例13に係る、集光型光電変換パネルの構成例を示す概略説明図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the structural example of the condensing type photoelectric conversion panel based on Example 13, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 実施例14に係る、集光型光電変換パネルの構成例を示す概略説明図であり、(a)は集光型光電変換パネルの断面図、(b)はセルパッケージの断面図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the structural example of the condensing type photoelectric conversion panel based on Example 14, (a) is sectional drawing of a condensing type photoelectric conversion panel, (b) is sectional drawing of a cell package. 実施例15に係る、集光型光電変換パネルが太陽の動作に伴い動作する状況を示す概略説明図であり、(a)太陽が直上部にある場合の概略説明図(b)太陽が斜め上部にある場合の概略図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the condition which the condensing type photoelectric conversion panel based on Example 15 operate | moves with the operation | movement of the sun, (a) Schematic explanatory drawing in case the sun exists in the direct upper part (b) The sun is diagonally upper part FIG. 実施例16に係る、集光追尾光電変換装置を示す斜視図であるIt is a perspective view which shows the condensing tracking photoelectric conversion apparatus based on Example 16. 図14の状態から球状層構造集光レンズ塊を除去した状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the condition which removed the spherical layer structure condensing lens lump from the state of FIG. 図15の状態から光電変換パネルを除去した状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the condition which removed the photoelectric conversion panel from the state of FIG. 実施例16に係る、集光追尾光電変換装置のA駆動機構を示す斜視図である。It is a perspective view which shows A drive mechanism of the condensing tracking photoelectric conversion apparatus based on Example 16. FIG. 実施例16に係る、集光追尾光電変換装置の第1可動支持部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 1st movable support part of the condensing tracking photoelectric conversion apparatus based on Example 16. FIG. 実施例16に係る、集光追尾光電変換装置の第2可動支持部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 2nd movable support part of the condensing tracking photoelectric conversion apparatus based on Example 16. FIG. 図17の状態からA移動部が第1方向に移動された状態を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view illustrating a state where the A moving unit is moved in the first direction from the state of FIG. 17. 図20の状態からA移動部が第2方向に移動された状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state from which the A movement part was moved to the 2nd direction from the state of FIG. 実施例16に係る、集光追尾光電変換装置のB駆動機構を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the B drive mechanism of the condensing tracking photoelectric conversion apparatus based on Example 16. FIG. 図22の状態からB移動部が第3方向に移動された状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state from which the B moving part was moved to the 3rd direction from the state of FIG. 実施例16に係る、集光追尾光電変換装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the condensing tracking photoelectric conversion apparatus based on Example 16. FIG. 図24の状態から球状層構造集光レンズ塊と、光電変換パネルを除去した状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the condition which removed the spherical layer structure condensing lens lump and the photoelectric conversion panel from the state of FIG. 図25の状態のA駆動装置を示す上面図である。FIG. 26 is a top view showing the A driving device in the state of FIG. 25. 図26の状態から第1方向に移動された状態を表す上面図である。It is a top view showing the state moved to the 1st direction from the state of FIG. 図27の状態から第2方向に移動された状態を表す上面図である。It is a top view showing the state moved to the 2nd direction from the state of FIG. 設計理論1に係る、最大許容角の状態における、球状層構造集光レンズと光電変換セル支持台と第1光電変換セルの状態を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the state of a spherical layer structure condensing lens, a photoelectric conversion cell support stand, and a 1st photoelectric conversion cell in the state of the maximum permissible angle based on the design theory 1. 設計理論1に係る、球状層構造集光レンズ半径で正規化した焦点距離と、最大許容角との関連性を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the focal distance normalized by the spherical layer structure condensing lens radius based on the design theory 1, and a maximum permissible angle. 設計理論1に係る、球状レンズの屈折率と、該屈折率における球レンズの焦点距離における、最大許容角の関連性を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the refractive index of a spherical lens based on the design theory 1, and the maximum permissible angle in the focal distance of the spherical lens in this refractive index. 光学シミュレーションにおける計算条件の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the calculation conditions in optical simulation. 設計理論2に係る、球状最内層透明部の半径(以下最内層半径)を変化した場合において、最大光学効率を得る焦点距離を示す光学シミュレーションの結果である。It is the result of the optical simulation which shows the focal distance which obtains the maximum optical efficiency in the case of changing the radius of the spherical innermost layer transparent part (hereinafter, innermost layer radius) according to the design theory 2. 設計理論2に係る、光学シミュレーションにおける光線のふるまいを示す。(a)全PMMA球(b)最外層透明部:PMMA、最内層透明部:siliconeにおける、球状最内層透明部最適化(c)全silicone球The behavior of light rays in optical simulation according to design theory 2 is shown. (A) all PMMA spheres (b) outermost layer transparent part: PMMA, innermost layer transparent part: optimization of spherical innermost layer transparent part in silicone (c) all silicone spheres 設計理論2に係る、光学シミュレーションにおける焦点面における光線の分散を示す。(a)全PMMA球(b)最外層透明部:PMMA、最内層透明部:siliconeにおける球状最内層透明部最適化(c)全silicone球The dispersion | distribution of the light ray in the focal plane in the optical simulation based on the design theory 2 is shown. (A) All PMMA spheres (b) Outermost layer transparent part: PMMA, Innermost layer transparent part: Spherical innermost layer transparent part optimization in silicone (c) All silicone spheres 設計理論3に係る、光学シミュレーションにおける、最外層透明部:PMMA、最内層透明部:siliconeの構造で、最内層半径を最適化した条件においての、集光倍率と、最内層半径と光学効率との関係のグラフである。Concentration magnification, innermost layer radius, and optical efficiency in the optical simulation according to the design theory 3 in the structure of the outermost layer transparent part: PMMA and the innermost layer transparent part: silicone, with the innermost layer radius optimized. It is a graph of the relationship. 設計理論3に係る、光学シミュレーションにおける、最外層透明部:PMMA、最内層透明部:siliconeの構造で、球状最内層透明部を最適化した条件においての、集光倍率と、焦点距離と光学効率の関係のグラフである。Concentration magnification, focal length, and optical efficiency in the optical simulation according to the design theory 3 under the conditions of the outermost layer transparent part: PMMA and the innermost layer transparent part: silicone, with the spherical innermost layer transparent part optimized. It is a graph of the relationship. 設計理論4に係る、光学シミュレーションにおける最外層透明部の屈折率1.5として、最内層透明部の屈折率(以下最内層屈折率)を変化させた際の、球状層構造集光レンズの半径で正規化された焦点距離(以下正規化焦点距離)と、光学効率の関係のグラフである。The radius of the spherical-layer-structured condensing lens when the refractive index of the innermost transparent portion (hereinafter, innermost refractive index) is changed as the refractive index of the outermost transparent portion in the optical simulation according to the design theory 4 Is a graph of the relationship between the focal length normalized by (hereinafter referred to as normalized focal length) and the optical efficiency. 設計理論4に係る、光学シミュレーションにおける球状最外層可視光透明部の屈折率1.5として、最内層屈折率を変化させた際の、光学効率と、光学シミュレーションによる球状層構造集光レンズの正規化焦点距離と、球レンズの公式を用いた計算による単層球状レンズの正規化焦点距離の関係のグラフである。According to the design theory 4, when the refractive index of the visible light transparent portion of the spherical outermost layer in the optical simulation is 1.5, the optical efficiency when the innermost layer refractive index is changed and the regularity of the spherical layer structure condenser lens by the optical simulation It is a graph of the relationship between the normalization focal length and the normalization focal length of the single layer spherical lens by calculation using the formula of a spherical lens. 設計理論5に係る、光学シミュレーションにおける集光倍率100倍、3層構造の条件における、球状最外層透明部の半径(以下最外層半径)で正規化された球状中間層透明部の半径(以下正規化中間層半径)と、最外層半径で正規化された球状最内層透明部の半径(以下正規化最内層半径)とを変化させた場合の、最適な正規化中間層半径と正規化最内層半径の関係のグラフである。The radius of the spherical intermediate layer transparent part normalized by the radius of the spherical outermost layer transparent part (hereinafter referred to as the outermost layer radius) under the condition of a three-layer structure with a condensing magnification of 100 times in the optical simulation according to the design theory 5 (hereinafter referred to as normal) Normalized intermediate layer radius) and the radius of the transparent portion of the spherical innermost layer normalized by the outermost layer radius (hereinafter referred to as normalized innermost layer radius) are changed to the optimum normalized intermediate layer radius and normalized innermost layer. It is a graph of the relationship of a radius. 設計理論5に係る、光学シミュレーションにおける集光倍率100倍、3層構造の条件における、正規化中間透半径と、半径によって正規化された正規化最内層半径とを変化させた場合の、正規化球状最内層透明部と正規化焦点距離と光学効率の関係である。Normalization when the normalized intermediate penetration radius and the normalized innermost layer radius normalized by the radius are changed under the condition of the three-layer structure in the optical simulation according to the design theory 5 at a condensing magnification of 100 times. It is the relationship between the spherical innermost layer transparent portion, the normalized focal length, and the optical efficiency. 設計理論5に係る、光学シミュレーションにおける集光倍率100倍、3層構造の条件における、正規化中間層半径を80%に設定した条件の下での、正規化焦点距離と光学効率の関係のグラフである。A graph of the relationship between the normalized focal length and the optical efficiency under the condition where the normalized intermediate layer radius is set to 80% under the condition of a three-layer structure with a condensing magnification of 100 times in the optical simulation according to the design theory 5. It is.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示にすぎず、本発明、その適用方法あるいはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its method of application, or its application.

<球状層構造集光レンズ>
本発明の一実施形態に係る球状層構造集光レンズは少なくとも
(1)90%以上の電磁波を透過する球状最外層透明部と
(2)前記球状最外層透明部routの60%以上90%以下の半径rcoreを持ち、
球面収差を相殺する屈折率と半径を持つ球状最内層透明部
を備えている。
<Spherical layer structure condenser lens>
Spherical layer structure converging lens according to an embodiment of the present invention is at least (1) 90% of the spherical outermost transparent portion that transmits an electromagnetic wave (2) 60% to 90% of the spherical outermost transparent portion rout Has a radius rcore of
A spherical innermost layer transparent portion having a refractive index and a radius that cancels spherical aberration is provided.

<集光追尾光電変換装置>
本発明の一実施形態に係る集光追尾光電変換装置は少なくとも
(1)ベース部と、
(2)1つの球状集光レンズ、または、2つ以上の球状集光レンズを前記球状レンズ中心部の高さが同じになるように板状に接合した球状層構造レンズ塊と
(3)追尾機構と、
(4)光電変換パネルを備えている。
<Condensation tracking photoelectric conversion device>
The light-collecting tracking photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention includes at least (1) a base portion;
(2) one spherical condenser lens, or a spherical layer structure lens mass in which two or more spherical condenser lenses are joined in a plate shape so that the height of the central part of the spherical lens is the same ;
(3) a tracking mechanism;
(4) A photoelectric conversion panel is provided.

[実施例1]
図1は、実施例1に係る球状層構造集光レンズの2層における構造を示す図である。
[Example 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of two layers of the spherical layer structure condensing lens according to the first embodiment.

球状層構造集光レンズ10は、図1に示すように、高い屈折率を持つ球状最外層透明部11と、球状最内層透明部12から構成されている。 As shown in FIG. 1, the spherical layer structure condenser lens 10 includes a spherical outermost layer transparent portion 11 having a high refractive index and a spherical innermost layer transparent portion 12.

球状最外層透明部11について、ミリ波に対して90%以上の透過率を有する物質、また、可視光、または赤外線、または紫外線に対して90%以上の透過率を有する物質を用いてもよい。例としてはガラス、ポリスチレン、PMMA、ポリカーボネートなどがあげられるが、これに制約されるものではない。設計理論2で示すが、球状単層構造集光レンズの光学効率は、本発明の球状層構造集光レンズにおける光学効率の88%程度である。逆を返せば、90%程度以上透過率がないと本発明による効果を発揮しない。 For the spherical outermost layer transparent portion 11, a substance having a transmittance of 90% or more with respect to millimeter waves , or a substance having a transmittance of 90% or more with respect to visible light , infrared light , or ultraviolet light may be used. . Examples include glass, polystyrene, PMMA, polycarbonate and the like, but are not limited thereto. As shown by design theory 2, the optical efficiency of the spherical single-layer structure condenser lens is about 88% of the optical efficiency of the spherical layer structure condenser lens of the present invention. In other words, the effect of the present invention is not exhibited unless there is a transmittance of about 90% or more.

球状最内層透明部12について、ミリ波に対して90%以上の透過率を有する物質、また、可視光、または赤外線、または紫外線に対して90%以上の透過率を有する物質を用いてもよい。また、屈折率が低いと長焦点をなせるため好ましい。 For the spherical innermost layer transparent portion 12, a substance having a transmittance of 90% or more with respect to millimeter waves , or a substance having a transmittance of 90% or more with respect to visible light , infrared light , or ultraviolet light may be used. . A low refractive index is preferable because a long focal point can be obtained.

球状最内層透明部12に用いるのが好ましい屈折率が低い物質の例として、信越化学製FER−7110(屈折率1.36)等シリコーン樹脂、水(屈折率1.33)、メタノール(屈折率1.326)等アルコール類、酢酸(屈折率1.37)等カルボン酸類、アセトニトリル(屈折率1.344)等ニトリル化合物、エチルエーテル(屈折率1.353)等エーテル類、酢酸メチル(屈折率1.361)等エステル類、フッ化ナトリウム(屈折率1.34)等フッ化アルカリ金属、フッ化カルシウム(屈折率1.433)などアルカリ土類金属、3M製FC−770(屈折率1.27)(登録商標)等フルオロカーボン液、三井化学デュポン製テフロン(登録商標)AF2400(屈折率1.29)等フッ素樹脂、エアロゲル(シリカにおいて、屈折率1.0026−1.26)等があげられる。 Examples of a material having a low refractive index that is preferably used for the spherical innermost layer transparent portion 12 include silicone resin such as FER-7110 (refractive index 1.36) manufactured by Shin-Etsu Chemical , water (refractive index 1.33) , methanol (refractive index ) . 1.326) alcohols, carboxylic acids such as acetic acid (refractive index 1.37), nitrile compounds such as acetonitrile (refractive index 1.344) , ethers such as ethyl ether (refractive index 1.353) , methyl acetate (refractive index) 1.361) Esters, alkali fluoride metals such as sodium fluoride (refractive index 1.34) , alkaline earth metals such as calcium fluoride (refractive index 1.433) , 3M FC-770 (refractive index 1. 27) (registered trademark) fluorocarbon liquid, Mitsui DuPont Teflon (registered trademark) AF 2400 (refractive index 1.29) or fluorocarbon resin, airgel (silica Oite, refractive index 1.0026-1.26), and the like.

また、球状最内層透明部12に用いるメタノール等アルコール類、水、酢酸等カルボン酸類については、水素結合により近赤外帯の吸収が発生するが、安価かつ低屈折率かつ安全な素材である。そのため、ほかの低屈折率で水素結合をなさない物質と混和することにより、価格を下げつつ、低屈折率であり、近赤外帯の吸収をするのを防いでもよい。 Further, alcohols such as methanol, carboxylic acids such as water and acetic acid used for the spherical innermost layer transparent part 12 are absorption materials in the near-infrared band due to hydrogen bonding, but are inexpensive, low refractive index and safe materials. Therefore, by mixing with other substances that do not form hydrogen bonds at a low refractive index, it may be possible to prevent absorption in the near-infrared band with a low refractive index while reducing the price.

球状最内層透明部12の半径(最内層半径)については、球面収差を相殺する半径を計算して設定する。具体的な最内層半径は後述図33で示すように最外層半径の60−90%の範囲で計算された半径である。 The radius (innermost layer radius) of the spherical innermost layer transparent portion 12 is set by calculating a radius that cancels out spherical aberration. Specific innermost radius is the radius calculated at a range of 60-90% of the outermost layer radius as shown in later Figure 33.

特許文献1、非特許文献1として屈折率を外側が低屈折率、内側が高屈折率で屈折率が傾斜変化をおこなうLUNEBURGレンズという球レンズがある。非特許文献2にてGRADIENT−INDEX LENSESを用いた集光太陽光発電装置が提案されている。長焦点距離がメリットであることも触れられているが、GRADIENT−INDEX LENSESを使用することを想定しており、ほぼ理論計算のみである。非特許文献3にGRADIENT−INDEX LENSESの中心の屈折率と焦点率の関係、並びに、長焦点距離のGRADIENT−INDEXの具体的な屈折率の例が示されている。焦点距離2.55における屈折率の範囲は1.0−1.14である。非特許文献2から使用候補の素材の例として非特許文献4があげられている。非特許文献4の素材はエアロゲルとして多孔質のシリカを使用しており、屈折率が1.0026−1.26である。あくまで均質な屈折率素材による物質を作成する手法であり、精密な屈折率制御は現実的なコストでできないと考えられる。本発明の球状層構造集光レンズは、それぞれの層の素材は均一でよく、細かい屈折率制御までは不要である。また、具体的にこの球レンズについての位置操作方法までは触れられていない。さらなる参考文献として非特許文献4、5にて最内層屈折率が低屈折率、最外層屈折率が高屈折率の2層構造の球レンズが示されている。いずれも球レンズ表面や表面から近距離位置に球面収差なく集光させるものである。2層構造球レンズについても屈折率は非特許文献4において、最外層誘電率3.4(推定屈折率1.84)、最内層誘電率2.665(推定屈折率1.63)非特許文献5において、最外層誘電率3.236R0(R0=最外層透明部半径で正規化された焦点距離。ROは最低1以上)、最内層2.618(推定屈折率1.61)と、汎用的な透明素材であるPMMAの屈折率1.491や、ガラスの屈折率1.4−2.0に比べて、非常に高屈折率な素材を想定している。近年の技術動向としても、もっぱらLUNEBURGレンズばかりが用いられ、2層構造の球レンズは1961年以降特許においても論文においても出願、出版されたものは多くない。 As Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, there is a spherical lens called a LUNEBURG lens that has a refractive index with a low refractive index on the outside, a high refractive index on the inside, and a refractive index that changes its inclination. Non-Patent Document 2 proposes a concentrating solar power generation apparatus using GRADENT-INDEX LENSES. Although it is mentioned that the long focal length is a merit, it is assumed that GRADENT-INDEX LENSES is used, and only theoretical calculation is performed. Non-Patent Document 3 shows an example of the relationship between the refractive index of the center of the GRADENT-INDEX LENSES and the focal rate, and a specific refractive index of the GRADENT-INDEX having a long focal length. The range of the refractive index at the focal length of 2.55 is 1.0-1.14. Non-Patent Document 4 is cited as an example of a candidate material for use from Non-Patent Document 2. The material of Non-Patent Document 4 uses porous silica as an airgel and has a refractive index of 1.0026-1.26. This is a technique for creating a material using a homogeneous refractive index material, and it is considered that precise refractive index control cannot be achieved at a practical cost. In the spherical layer structure condensing lens of the present invention, the material of each layer may be uniform, and fine refractive index control is not necessary. In addition, the position operation method for this spherical lens is not specifically mentioned. As a further reference, Non-Patent Documents 4 and 5 show a two-layered spherical lens having an innermost layer refractive index of a low refractive index and an outermost layer refractive index of a high refractive index. In either case, light is condensed without spherical aberration at a short distance from the surface of the spherical lens. As for the refractive index of the two-layered sphere lens as well, in Non-Patent Document 4 , outermost layer dielectric constant 3.4 (estimated refractive index 1.84) , innermost layer dielectric constant 2.665 (estimated refractive index 1.63) , non-patent In Document 5 , the outermost layer dielectric constant is 3.236R0 (R0 = focal length normalized by the radius of the transparent portion of the outermost layer. RO is at least 1), the innermost layer is 2.618 (estimated refractive index of 1.61) , A material having a very high refractive index is assumed as compared with the refractive index 1.491 of PMMA which is a typical transparent material and the refractive index 1.4-2.0 of glass. As a technical trend in recent years, only LUNEBURG lenses are used exclusively, and there are not many of the two-layered spherical lenses that have been applied for and published in patents and papers since 1961.

[実施例2]
図2は、実施例2に係る、球状層構造集光レンズの3層における構造を示す図である。球状層構造集光レンズは球状最外層透明部11と球状最内層透明部12の中間に球状中間層透明部13を設けるなど、3層以上球状透明層を設けてもよい。また、球状中間層透明層13はさらに多層設けてもよい。球状層構造集光レンズは、球状レンズでありながら球の外側部分を通る光の進路を変えることにより球面収差を相殺するものである。中心部を通る光は単層球レンズでも比較的よく集光されるが、端部を通る光は球面収差により集光されない。そのため、後述図36で示すように、最内層半径を最外層半径の60%程度以上保つか、最内層半径を小さくして、中心から2層目の半径を60%程度以上保った状態が好ましい。
[Example 2]
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of three layers of the spherical layer structure condensing lens according to the second embodiment. The spherical layer structure condensing lens may be provided with three or more spherical transparent layers, such as a spherical intermediate layer transparent portion 13 provided between the spherical outermost layer transparent portion 11 and the spherical innermost layer transparent portion 12. Further, the spherical intermediate layer transparent layer 13 may be further provided in multiple layers. Although the spherical layer structure condensing lens is a spherical lens, it cancels out spherical aberration by changing the path of light passing through the outer part of the sphere. The light passing through the central part is condensed relatively well even with a single-layer sphere lens, but the light passing through the end part is not condensed due to spherical aberration. Therefore, as shown in FIG. 36 to be described later, it is preferable that the innermost layer radius is maintained at about 60% or more of the outermost layer radius, or the innermost layer radius is reduced and the radius of the second layer from the center is maintained at about 60% or more. .

球状中間層透明部13の素材としては球状最外層透明部の素材と同様にガラス、ポリスチレン、PMMA、ポリカーボネートなどがあげられるが、これに限られるものではない。 Examples of the material of the spherical intermediate layer transparent portion 13 include glass, polystyrene, PMMA, polycarbonate, and the like, similar to the material of the spherical outermost layer transparent portion, but are not limited thereto.

ガラスはある程度厚みがある状態で、中空状態の厚み制御が困難ではあり、値段も比較的高いが、各種有機溶剤に対する耐性が高い。なので、中間層にガラスを使い外側に安価な透明樹脂、内側に低屈折率有機溶剤を用いてもよい。 Glass is thick to some extent, and it is difficult to control the thickness of the hollow state, and the price is relatively high, but resistance to various organic solvents is high. Therefore, glass may be used for the intermediate layer, an inexpensive transparent resin on the outside, and a low refractive index organic solvent on the inside.

[実施例3]
図3(a)は、実施例3に係る、球状層構造集光レンズの、球状最内層透明部から筒状空間を設けた構造を示す図である。球状最内層透明部11から球状最外層透明部12内に向けて、筒状空間14が設けられている。球状層構造集光レンズの球状最内層は低屈折率であれば、長焦点距離をなせる。そのため、低屈折率素材であることが望ましいが、低屈折率素材はフルオロカーボン液や、水、アルコール類など室温で液体であることが多い。また、本発明品は太陽光発電設備としても用いるため、屋外に設置され、寒暖差が発生する。寒暖差に伴う素材の膨張縮小に対応するために、筒状空間として球状最内層透明部11外部に一部空間を設けた状態で、低屈折率素材を充填するようにすれば、筒状空間14内の圧縮縮小で熱膨張による圧力変化を吸収することができる。筒状空間14を設けても、球状最内層透明部11内が低屈折率素材で充填されていることが好ましいため、筒状空間14は球状最内層透明部11から見て、地平面から上部にあることが望ましい。
[Example 3]
FIG. 3A is a diagram illustrating a structure in which a cylindrical space is provided from the spherical innermost layer transparent portion of the spherical layer structure condensing lens according to the third embodiment. A cylindrical space 14 is provided from the spherical innermost layer transparent portion 11 toward the spherical outermost layer transparent portion 12. If the spherical innermost layer of the spherical layer structure condensing lens has a low refractive index, a long focal length can be achieved. For this reason, a low refractive index material is desirable, but the low refractive index material is often a liquid at room temperature, such as a fluorocarbon liquid, water, and alcohols. Further, the product of the present invention for use even as a photovoltaic power generation facilities are installed outdoors, temperature difference is generated. In order to cope with the expansion and contraction of the material due to the temperature difference, the cylindrical space can be obtained by filling the low refractive index material in a state where a space is provided outside the spherical innermost layer transparent portion 11 as the cylindrical space. The pressure reduction due to thermal expansion can be absorbed by the compression / shrinkage within 14. Even if the cylindrical space 14 is provided, it is preferable that the spherical innermost layer transparent portion 11 is filled with a low refractive index material, so that the cylindrical space 14 is an upper portion from the ground plane as viewed from the spherical innermost layer transparent portion 11. It is desirable to be in

[実施例4]
図3(b)は実施例4にかかわる球状層構造集光レンズ10の筒状空間14に圧力吸収部品15を設けた構造を示す図である。圧力吸収部品15は例えば中が中空のゴム状物質や、単なるゴム状物質からなる。圧力吸収部品15は球状層構造レンズがどの方向を向いても位置は固定である。寒暖差に伴う素材の膨張縮小には圧力吸収部品15で吸収することができる。実施例3では球状層構造レンズ10の角度を変えると球状最内層透明部に気泡が流れていくが、実施例4においては気泡が流れていかないため、角度による集光の変化は起きない。
[Example 4]
FIG. 3B is a view showing a structure in which the pressure absorbing component 15 is provided in the cylindrical space 14 of the spherical layer structure condensing lens 10 according to the fourth embodiment. The pressure absorbing component 15 is made of, for example, a hollow rubber-like substance or a simple rubber-like substance. The position of the pressure absorbing component 15 is fixed regardless of the direction of the spherical layer structure lens. The expansion and contraction of the material accompanying the temperature difference can be absorbed by the pressure absorbing component 15. In Example 3, when the angle of the spherical layer structure lens 10 is changed, bubbles flow through the spherical innermost layer transparent portion. However, in Example 4, since the bubbles do not flow, there is no change in light collection due to the angle.

[実施例5]
図4において、球状層構造集光レンズ塊20は球状層構造集光レンズ10を格子状に連結して密集配置している。球状層構造集光レンズ塊は例えば射出成型などで成形する。また、射出成型を行う際に分割して成型し、後に結合することにより、低廉な射出成型を使い、コスト低減をなすことができる。図4(a)は格子状配置図の上面図、(b)は格子状配置図の斜面図である。分解成形して後に結合する際には格子状のほうが好ましい。また、格子状に配置するには球が最低4個以上必要である。図5(a)はハニカム状配置の上面図、(b)はハニカム状配置の斜面図である。
[Example 5]
In FIG. 4, the spherical layer structure condensing lens block 20 is densely arranged by connecting the spherical layer structure condensing lenses 10 in a lattice shape. The spherical layer structure condenser lens block is formed by, for example, injection molding. In addition, when injection molding is performed, it is divided and molded, and then joined together, so that it is possible to reduce the cost by using inexpensive injection molding. FIG. 4A is a top view of the grid layout, and FIG. 4B is a perspective view of the grid layout. In the case of decomposition molding and subsequent bonding, a lattice shape is preferred. In addition, at least four or more spheres are required to arrange in a lattice shape. FIG. 5A is a top view of the honeycomb arrangement, and FIG. 5B is a slope view of the honeycomb arrangement.

[実施例6]
図5に示すように、球状層構造集光レンズ塊20は球状層構造集光レンズ10をハニカム状に連結して密集配置している。球状層構造集光レンズ塊は例えば射出成型などで成形する。図5(a)はハニカム状配置の上面図、(b)はハニカム状配置の斜面図である。また、ハニカム状に配置するには球状層構造集光レンズが6つ以上必要である。円をハニカム状に配置したときの充填率は90.7%であり、面積対充填率を高くする際にはこちらのほうが好ましい。
[Example 6]
As shown in FIG. 5, the spherical layer structure condenser lens block 20 is densely arranged by connecting the spherical layer structure condenser lenses 10 in a honeycomb shape. The spherical layer structure condenser lens block is formed by, for example, injection molding. FIG. 5A is a top view of the honeycomb arrangement, and FIG. 5B is a slope view of the honeycomb arrangement. Moreover, six or more spherical layer structure condensing lenses are required to arrange in a honeycomb shape. When the circles are arranged in a honeycomb shape, the filling factor is 90.7%, which is preferable when increasing the area-to-filling factor.

ただし、球状層構造レンズ塊の球状層構造集光レンズの配置についてはハニカム、格子状に限られるものではない。   However, the arrangement of the spherical layer structure condensing lens of the spherical layer structure lens block is not limited to the honeycomb or lattice shape.

[実施例7]
図6(a)は、本発明の実施例6に係る光電変換パネル30の平面図を示す。図6(b)は、図6(a)のA−A’線で破断した実施例6に係る集光光電変換パネル30aの断面図を示す。
[Example 7]
Fig.6 (a) shows the top view of the photoelectric conversion panel 30 which concerns on Example 6 of this invention. FIG. 6B is a cross-sectional view of the condensing photoelectric conversion panel 30a according to Example 6 broken along the line AA ′ in FIG.

(実施例6のモジュール構造の概要)
この集光光電変換パネル30aは、図6(a)及び(b)に示すように、太陽光を集光する球状層構造集光レンズ塊20と、光電変換セル支持台41と、支持台の表面上に分散的に配置される第1光電変換セル42と、金属膜43と、第1光電変換セル42同士を電気的に接続する金属ワイヤ44と、第1光電変換セル42の一群の発電電力を外部に取り出すリード線45と、から構成されている。
(Outline of Module Structure of Example 6)
As shown in FIGS. 6A and 6B, the condensing photoelectric conversion panel 30a includes a spherical layer structure condensing lens block 20 that condenses sunlight, a photoelectric conversion cell support base 41, and a support base. a first photoelectric conversion cell 42 that are distributed arranged over the surface, the metal film 43, and metal wires 44 for electrically connecting the first photoelectric conversion cell 42 to each other, a group of power generation of the first photoelectric conversion cell 42 And a lead wire 45 for taking out electric power to the outside.

光電変換セル支持台41として、太陽光透過率が80%以上の高透過板を用いてもよく、ガラス板のほか、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂や、ガラスからなる板材を用いることができる。 As the photoelectric conversion cell support base 41, a highly transmissive plate having a sunlight transmittance of 80% or more may be used, and in addition to a glass plate, a plate material made of resin such as acrylic or polycarbonate, or glass may be used.

また、金属膜43は電気伝導率が高いものが望ましく、銅やアルミニウムや金等を用いることができる。また、金属膜に限らず電気伝導率が高い材料であれば用いることができる。なお、実施例6では、金属膜43は光電変換セル支持台41の球状層構造レンズ塊20側の表面に密着して形成されており、1つの第1光電変換セル42に対して2つの金属膜43a,43bを島状に形成し、一方の金属膜43aの球状層構造レンズ塊20側の表面には光電変換セル42の裏面電極(ここでは+極)が密着して形成されている。ている。また、この第1光電変換セル42の表面電極(ここでは−極)から、他方の金属膜43bの表面に金属ワイヤ44がボンディングされている。なお、本実施例では生産性を向上するために上述の回路接続構成を採用したが、必ずしもこれに限定されず、金属膜43を上述のように分割せずに1つの第1光電変換セル42に対して1つの金属膜43を設置する構成を採用してもよい。 The metal film 43 preferably has high electrical conductivity, and copper, aluminum, gold, or the like can be used. Further, not only the metal film but also any material having high electrical conductivity can be used. In Example 6, the metal film 43 is formed in close contact with the surface on the spherical layer structure lens block 20 side of the photoelectric conversion cell support base 41, and two metals are used for one first photoelectric conversion cell 42. The films 43a and 43b are formed in an island shape, and the back electrode (here, the + electrode) of the photoelectric conversion cell 42 is formed in close contact with the surface of the metal film 43a on the spherical layer structure lens block 20 side. ing. Further, a metal wire 44 is bonded from the surface electrode (here, the negative electrode) of the first photoelectric conversion cell 42 to the surface of the other metal film 43b. In the present embodiment, the above-described circuit connection configuration is adopted in order to improve productivity. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the first photoelectric conversion cell 42 is not necessarily divided as described above. Alternatively, a configuration in which one metal film 43 is installed may be employed.

金属ワイヤ44には電気伝導率の高い金属(例えば、銅やアルミニウムや金等)を用いることができる。実施例6では、第1光電変換セル42が4直列及び4並列(4×4配列)に電気的に接続され、両端の細長い金属膜43t,43tに取り付けられた正負極のリード線45,45から外部に発電電力を取り出すことができる。金属ワイヤ44として、ワイヤーボンディングで使用される直径数十ミクロンの細線状のもの以外にも、薄い帯状の金属板などにもできる。直列及び並列の接続パターンは取り出したい電流および電圧のレベルに応じて任意に設定できる。 For the metal wire 44, a metal having high electrical conductivity (for example, copper, aluminum, gold, or the like) can be used. In Example 6, the first photoelectric conversion cells 42 are electrically connected in 4 series and 4 parallel (4 × 4 arrangement), and positive and negative lead wires 45 and 45 attached to the elongated metal films 43t and 43t at both ends. The generated power can be taken out from the outside. The metal wire 44 can be a thin strip-shaped metal plate in addition to a thin wire having a diameter of several tens of microns used for wire bonding. The series and parallel connection patterns can be arbitrarily set according to the current and voltage levels to be extracted.

この光電変換セル支持台41と、第1光電変換セル42と、金属膜43と、金属ワイヤ44とで光電変換パネル40を形成する。 The photoelectric conversion panel 40 is formed by the photoelectric conversion cell support base 41, the first photoelectric conversion cell 42, the metal film 43, and the metal wire 44.

このように構成した集光光電変換パネル30aを、太陽光発電架台に搭載し、太陽が直上部にあると、図6(b)に示すように直達光L1は球状層構造集光レンズ塊20内の球状層構造レンズ10aに入射する。球状層構造レンズ10a入射した光は該レンズに対応し、焦点の位置に配置される第1光電変換セル42aに集光され、電気に変換される。同様に球状層構造レンズ10bに入射する直達光も対応する第1光電変換セル42bに集光され、電気に変換される。球状層構造レンズ10cに入射する直達光は対応する第1光電変換セル42cに集光され、電気に変換される。一方、全方位から入射する散乱光L2は第1光電変換セル42には集光されない。光電変換セル支持台41として高透過板41を用いていると散乱光L2の大半が高透過板41を通過(透過)する。 When the condensing photoelectric conversion panel 30a configured in this way is mounted on a photovoltaic power generation stand and the sun is directly above, the direct light L1 is converted into a spherical layer structure condensing lens block 20 as shown in FIG. It enters the inner spherical layer structure lens 10a. The light incident on the spherical layer structure lens 10a corresponds to the lens, is condensed on the first photoelectric conversion cell 42a disposed at the focal position, and is converted into electricity. Similarly, the direct light incident on the spherical layer structure lens 10b is condensed on the corresponding first photoelectric conversion cell 42b and converted into electricity. The direct light incident on the spherical layer structure lens 10c is condensed on the corresponding first photoelectric conversion cell 42c and converted into electricity. On the other hand, the scattered light L2 incident from all directions is not condensed on the first photoelectric conversion cell 42. When the high transmission plate 41 is used as the photoelectric conversion cell support base 41, most of the scattered light L2 passes (transmits) through the high transmission plate 41.

このとき、球状層構造集光レンズ塊20のレンズ塊を形成するレンズ全ての平面上面積合計(総レンズ面積)に対して、前述の特許文献6の場合とは異なり、受光面20aの内側に配置(封止)された不透明な金属膜43と金属ワイヤ44とが占める総投影面積(つまり回路面積)の割合を10%未満にするのが望ましい。これにより、第1光電変換セルの全受光面積を太陽光総入射面積の10%以下の超高倍率集光に設定した場合に、高透過板41の受光面積を太陽光総入射面積の80%以上にすることができる。また、第1光電変換セル42には化合物型多接合太陽電池などの集光時のセル変換効率が35%以上であるものが望ましい。多接合太陽電池は中に複数のPN接合があり、紫外線から赤外線まで幅広い波長を光電変換することができる。 At this time, the total area on the plane (total lens area) of all the lenses forming the lens block of the spherical layer structure condensing lens block 20 is different from the case of the above-mentioned Patent Document 6, and is inside the light receiving surface 20a. It is desirable that the ratio of the total projected area (that is, the circuit area) occupied by the arranged (sealed) opaque metal film 43 and the metal wire 44 is less than 10%. Thereby, when the total light receiving area of the first photoelectric conversion cell is set to ultrahigh magnification condensing of 10% or less of the total sunlight incident area, the light receiving area of the high transmission plate 41 is set to 80% of the total sunlight incident area. This can be done. The first photoelectric conversion cell 42 desirably has a cell conversion efficiency of 35% or more when condensing, such as a compound type multi-junction solar cell. A multi-junction solar cell has a plurality of PN junctions and can photoelectrically convert a wide range of wavelengths from ultraviolet to infrared.

第1光電変換セル42は、出来るだけ小面積のものが望ましい。第1光電変換セル42の受光面サイズが小さくなると、図6(b)に示す焦点距離FLが短くなり、集光光電変換パネル30の全高を低く抑えられ、球状層構造集光レンズ塊20内部での光吸収量が減少し、透過性が向上する。さらに、第1光電変換セル42のサイズが小さくなると、熱源が分散される効果により、第1光電変換セル42の到達温度が低下するため、変換効率と長期信頼性が向上する。この観点から好ましくは1mm×1mm以下(さらに好ましくは0.5mm×0.5mm以下)の第1光電変換セル42を用いる。このサイズはLEDチップと同程度であり、LEDの実装技術を適用(応用)できるメリットもある。 The first photoelectric conversion cell 42 is desirably as small as possible. When the light receiving surface size of the first photoelectric conversion cell 42 is reduced, the focal length FL shown in FIG. 6B is shortened, the overall height of the condensing photoelectric conversion panel 30 can be suppressed low, and the condensing lens block 20 inside the spherical layer structure The amount of light absorption at the surface is reduced, and the transparency is improved. Furthermore, the size of the first photoelectric conversion cell 42 becomes small, the effect of the heat source is distributed, since the temperature reached in the first photoelectric conversion cell 42 is reduced, thereby improving conversion efficiency and long-term reliability. From this viewpoint, the first photoelectric conversion cell 42 having a size of preferably 1 mm × 1 mm or less (more preferably 0.5 mm × 0.5 mm or less) is used. This size is similar to that of an LED chip, and there is an advantage that an LED mounting technology can be applied (applied).

直並列の組み合わせによって発電電圧が高くなる場合には、金属膜43と光電変換セル支持台41との間に電気絶縁性の高い材料を挿入しても良い。また、金属ワイヤ44に電気絶縁性の高い材料をコーティングする場合がある。金属膜43と光電変換セル支持台41との密着には高導電性接着剤を用いる他、めっき法、ろう付け法、固相接合法、溶接法、溶湯接合法など各種の接合を用いることができる。 When the generated voltage is increased by the series-parallel combination, a material having high electrical insulation may be inserted between the metal film 43 and the photoelectric conversion cell support base 41. Further, the metal wire 44 may be coated with a material having high electrical insulation. For the adhesion between the metal film 43 and the photoelectric conversion cell support base 41, it is possible to use various types of bonding such as a plating method, a brazing method, a solid phase bonding method, a welding method, and a molten metal bonding method in addition to using a highly conductive adhesive. it can.

地上に降り注ぐ太陽光は主に直達光L1と散乱光L2とに分類できる。直達光L1は太陽の光球とその近傍から直接入射するほぼ平行な太陽光線(視野角±0.256°±5°)であり、散乱光L2は大気中の微粒子やガスによって散乱され、天空の全体から入射する太陽光線である。直達光L1はレンズやミラーで高倍率集光することが可能だが、散乱光L2は熱力学的制限により弱い集光しかできないという特性がある。   Sunlight falling on the ground can be classified mainly into direct light L1 and scattered light L2. The direct light L1 is a substantially parallel sunlight ray (viewing angle ± 0.256 ° ± 5 °) directly incident from the sun's photosphere and the vicinity thereof, and the scattered light L2 is scattered by fine particles or gas in the atmosphere, and the sky Sun rays entering from the whole. The direct light L1 can be condensed at a high magnification by a lens or a mirror, but the scattered light L2 has a characteristic that it can only be weakly condensed due to thermodynamic limitations.

日本においては、年間日射量の約6割を直達光L1が占め、約4割を散乱光L2が占める。本実施例では、年間日射量の約6割を占める直達光L1をセル変換効率が約40%(将来的に50%超)の超高効率PVセルに集光して発電する一方、年間日射量の約4割を占める散乱光L2の大半を透過する。従来PVモジュールとは異なり、散乱光L2はPVセルに当たらず透過してしまうが、第1光電変換セル42の変換効率が高い上に、太陽追尾機構を設ければより直達光の受光量が増えるため、直達光L1だけからでも従来PVモジュール以上の発電量が得られる。しかも、光電変換セル支持台41として高透過板41を用いた場合散乱光L2の大半が高透過板41を透過するので、設置スペースは太陽光を必要とする他用途にも使える。つまり、本発明は、貴重な太陽光を発電と他の用途にムダ無く振り分ける新たな集光追尾光電変換モジュールであると言える。 In Japan, direct light L1 occupies about 60% of the annual solar radiation, and scattered light L2 occupies about 40%. In this embodiment, direct light L1, which accounts for about 60% of the amount of solar radiation, is concentrated on an ultra-high-efficiency PV cell with a cell conversion efficiency of about 40% (more than 50% in the future) while generating solar radiation. Most of the scattered light L2 occupying about 40% of the amount is transmitted. Unlike the conventional PV module, the scattered light L2 does not hit the PV cell and is transmitted. However, the conversion efficiency of the first photoelectric conversion cell 42 is high, and if a solar tracking mechanism is provided, the amount of received direct light can be further increased. Therefore, the amount of power generation more than that of the conventional PV module can be obtained only from the direct light L1. In addition, when the high transmission plate 41 is used as the photoelectric conversion cell support base 41, most of the scattered light L2 is transmitted through the high transmission plate 41, so that the installation space can be used for other uses that require sunlight. That is, it can be said that the present invention is a new light-collecting tracking photoelectric conversion module that distributes valuable sunlight to power generation and other uses without waste.

[実施例8]
次に、実施例8について図5を用いて説明する。
[Example 8]
Next, Example 8 will be described with reference to FIG.

図7(a)は、本発明の実施例8に係る集光型光電変換パネル30bの平面図を示す。図7(b)は、図7(a)のB−B’線で破断した実施例8に係る集光光電変換パネル30bの断面図を示す。 Fig.7 (a) shows the top view of the condensing type photoelectric conversion panel 30b which concerns on Example 8 of this invention. FIG.7 (b) shows sectional drawing of the condensing photoelectric conversion panel 30b which concerns on Example 8 fractured | ruptured by the BB 'line | wire of Fig.7 (a).

(実施例8のモジュール構造の概要)
この集光光電変換パネル30bは、前記の実施例6の集光光電変換パネル30aと同じ部材から構成されるが、第1光電変換セル42,42同士の電気的接続において金属ワイヤ44の長さを短くし、その代わりに金属膜43を長くしたものである。この実施例8では実施例6よりも不透明な部分の面積は若干増えるが、接続回路の直列抵抗を減らすことが容易であり、高電流の場合において変換効率を維持することができる。また、実施例6及び実施例8のような3次元集光(点集光)ではなく、2次元集光(線集光)した場合において細長い光電変換セルを設置するのに適する。
(Outline of Module Structure of Example 8)
The condensing photoelectric conversion panel 30b is composed of the same member as the condensing photoelectric conversion panel 30a of the sixth embodiment, but the length of the metal wire 44 in the electrical connection between the first photoelectric conversion cells 42 and 42 is as follows. The metal film 43 is lengthened instead. In the eighth embodiment, the area of the opaque portion is slightly increased as compared with the sixth embodiment, but it is easy to reduce the series resistance of the connection circuit, and the conversion efficiency can be maintained in the case of a high current. Moreover, it is suitable for installing a long and narrow photoelectric conversion cell in the case of two-dimensional condensing (line condensing) instead of the three-dimensional condensing (point condensing) as in the sixth and eighth embodiments.

[実施例9]
次に、実施例9について図8を用いて説明する。
[Example 9]
Next, Example 9 will be described with reference to FIG.

図8(a)は、本発明の実施例9に係る集光光電変換パネル30cの平面図を示す。図8(b)は、図8(a)のC−C’線で破断した実施例9に係る集光光電変換パネル30の断面図を示す。 Fig.8 (a) shows the top view of the condensing photoelectric conversion panel 30c which concerns on Example 9 of this invention. FIG. 8B is a cross-sectional view of the condensing photoelectric conversion panel 30 according to Example 9 broken along the line CC ′ in FIG.

(実施例9のモジュール構造の概要)
この集光光電変換パネル30cは、前述の実施例6および実施例8とでは、第1光電変換セル42,42同士の電気的接続方法が異なる。
実施例6及び実施例8とは異なり、本実施例では電気接続の大部分を透明電極膜(例えば、ITO膜)47が担う構成となっている。実施例8と同様に、1つの第1光電変換セル42に対して、2つの金属膜43a,43bが島状に形成されているが、金属膜43a,43bと光電変換セル支持台41との間には透明電極膜47がスパッタリング等によってパターニングされており、実施例6のワイヤの代わりに第1光電変換セル42,42同士を電気的に接続している。
(Outline of Module Structure of Example 9)
In the condensing photoelectric conversion panel 30c, the first and second photoelectric conversion cells 42 and 42 are different from each other in the sixth and eighth embodiments.
Unlike Example 6 and Example 8, in this example, a transparent electrode film (for example, ITO film) 47 bears most of the electrical connection. Similarly to Example 8, two metal films 43a and 43b are formed in an island shape with respect to one first photoelectric conversion cell 42. However, the metal films 43a and 43b and the photoelectric conversion cell support base 41 In the meantime, the transparent electrode film 47 is patterned by sputtering or the like, and the first photoelectric conversion cells 42 and 42 are electrically connected instead of the wire of the sixth embodiment.

この方式ではパターニングによって複雑な直並列接続回路を比較的容易に形成することが可能であり、また他の実施例よりも透過率を向上することができる。なお、金属膜43a,43bは無く、セル42が直接透明導電膜47上に設置されていても良い。なお、透明電極膜47と金属膜43、又は透明電極膜47とセル42との接合を容易にするために、両部材の間に他の材料で構成された層を挿入しても良い。   In this method, a complicated series-parallel connection circuit can be formed relatively easily by patterning, and the transmittance can be improved as compared with other embodiments. The metal films 43 a and 43 b are not provided, and the cell 42 may be directly provided on the transparent conductive film 47. In order to facilitate the bonding between the transparent electrode film 47 and the metal film 43 or between the transparent electrode film 47 and the cell 42, a layer made of another material may be inserted between both members.

[実施例10]
次に、実施例10について図9を用いて説明する。
[Example 10]
Next, Example 10 will be described with reference to FIG.

図6は、本発明の実施例8に係る集光光電変換パネル30dの設置構成例を示す。この実施例8では、前述の実施例9の集光光電変換パネル30bの光電変換セル支持台41として高透過板41を用い、高透過板41の下面側に低コストである第2光電変換セル48を設置することにより、本モジュール30dの高透過板41を透過した散乱光L2を電気に変換することができる。つまり、前述の実施例6の場合とは異なり、実施例10では、透過した散乱光L2を他用途面に入射するのではなく、集光追尾光電変換装置を太陽光発電システムとして利用した場合の総発電量をさらに向上するために利用することができる。 FIG. 6 shows an installation configuration example of the condensing photoelectric conversion panel 30d according to the eighth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment, a high-transmission plate 41 is used as the photoelectric conversion cell support base 41 of the condensing photoelectric conversion panel 30b of the ninth embodiment described above, and the second photoelectric conversion cell which is low in cost on the lower surface side of the high-transmission plate 41. By installing 48, the scattered light L2 transmitted through the highly transmissive plate 41 of the module 30d can be converted into electricity. That is, unlike the case of the above-described sixth embodiment, in the tenth embodiment, the scattered tracking light L2 is not incident on the other application surface, but the condensing tracking photoelectric conversion device is used as a solar power generation system. It can be used to further improve the total power generation.

[実施例11]
次に、実施例11のモジュール30eについて図10を用いて説明する。実施例11では、「第1光電変換セル42への集光太陽光の焦点の位置ズレ」の技術的課題を解消するための一例である。
[Example 11]
Next, the module 30e according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIG. The eleventh example is an example for solving the technical problem of “the positional deviation of the focus of the concentrated sunlight on the first photoelectric conversion cell 42”.

第1光電変換セル42を金属膜回路に実装する方法として、図10(a)及び(b)のようにセル42を、受光ガイド51、導電性のセル取付部材(ダイアタッチ部材)52、絶縁体53、導電製のブリッジ54等の部材とを予め(別工程で)一体化したセルパッケージ50を複数用意し、パッケージ下面(本実施例では、ブリッジ54の下面)に正負の電極平面が接続される構造としておく。受光ガイド51と導電性ブリッジ54との間も絶縁体によって絶縁されてある。このセルパッケージ50を、予め接続箇所にハンダ55を塗布しておいた金属膜43上にマウントし、リフロー炉等で加熱することによって接着が完了する。前述の実装方式を採用すると、多数のセルパッケージ50の実装をロボット等で高速に行えるため大量生産に適する。 As a method of mounting the first photoelectric conversion cell 42 on a metal film circuit, as shown in FIGS. 10A and 10B, the cell 42 includes a light receiving guide 51, a conductive cell mounting member (die attach member) 52, and insulation. A plurality of cell packages 50 in which a body 53 and members such as a conductive bridge 54 are integrated in advance (in a separate process) are prepared, and positive and negative electrode planes are connected to the lower surface of the package (in this embodiment, the lower surface of the bridge 54). Leave the structure as it is. The light receiving guide 51 and the conductive bridge 54 are also insulated by an insulator. Adhesion is completed by mounting the cell package 50 on the metal film 43 in which the solder 55 has been applied in advance to the connection locations and heating in a reflow furnace or the like. Employing the above-described mounting method is suitable for mass production because a large number of cell packages 50 can be mounted at high speed by a robot or the like.

また、セルパッケージ50内の受光ガイド51は、球状層構造集光レンズ塊20によって集光された太陽光を反射させて第1光電変換セル42の受光面へ案内する反射面51aをさらに備える。図示の反射面51aは、第1光電変換セル42に向かって狭まりながら傾斜した傾斜面である。この傾斜面の形状はセル42の形状が四角形の場合は四角錐形状、円形の場合は円錐形状が好ましい。また回転複合放物面形状などでも良い。また反射面51aはアルミニウムや銀等の蒸着や高反射率のめっきなどの処理によって鏡面反射率を80%以上にすることが望ましい。これにより、球状層構造集光レンズ塊20によって集められた太陽光の焦点がセル42の発電有効面よりも若干ずれた場合でも受光ガイド51の反射面51での反射作用によって一定割合の光を捕捉してセル42に入射させることが可能となる。 The light receiving guide 51 in the cell package 50 further includes a reflecting surface 51 a that reflects the sunlight collected by the spherical layer structure collecting lens block 20 and guides it to the light receiving surface of the first photoelectric conversion cell 42. The illustrated reflecting surface 51 a is an inclined surface that is inclined while narrowing toward the first photoelectric conversion cell 42. The shape of the inclined surface is preferably a quadrangular pyramid when the shape of the cell 42 is a quadrangle, and a conical shape when it is a circle. Further, a rotating composite parabolic shape or the like may be used. Further, it is desirable that the reflective surface 51a has a specular reflectivity of 80% or more by treatment such as vapor deposition of aluminum or silver or plating with high reflectivity. Thereby, even when the focus of the sunlight collected by the spherical layer structure condensing lens block 20 is slightly deviated from the power generation effective surface of the cell 42, a certain proportion of light is reflected by the reflecting action on the reflecting surface 51 of the light receiving guide 51. It is possible to capture and enter the cell 42.

[実施例12]
次に、実施例12について図10(c)を用いて説明する。実施例12では、前述した「太陽光の焦点の位置ズレ」の課題だけでなく、「放熱性能の促進・向上」の課題を解決するための一例である。
[Example 12]
Next, Example 12 will be described with reference to FIG. The twelfth embodiment is an example for solving the problem of “promotion / improvement of heat dissipation performance” as well as the problem of “shift in the focal point of sunlight” described above.

実施例12に係るセルパッケージ50は、実施例11と同様の構成を採用するが、セル温度の低減のために受光ガイド51(好ましくは、アルミニウム製)の一部を突起させた放熱フィン56を設けていることを特徴とする。なお、透過率を維持しつつ放熱性能を向上するために、セルパッケージ50を真上から見たときの放熱フィン56の投影面が、金属膜43上にほぼ重なるになるように配置することが望ましい。   The cell package 50 according to the twelfth embodiment employs the same configuration as that of the eleventh embodiment. However, in order to reduce the cell temperature, the heat radiation fins 56 with a part of the light receiving guide 51 (preferably made of aluminum) projecting are provided. It is provided. In order to improve the heat dissipation performance while maintaining the transmittance, the projection surface of the heat dissipation fin 56 when the cell package 50 is viewed from directly above is disposed so as to substantially overlap the metal film 43. desirable.

[実施例13]
次に、実施例13について図11を用いて説明する。前述の実施例12と同様に更なるセル温度の低減を目的とするが、実施例13のモジュール30fでは、光電変換セル支持台41として高透過板41を用い、厚さを薄くして熱抵抗を低減し、その剛性を維持するためにハニカム構造材57を光電変換セル支持台41の下面に貼り付ける。なお、ハニカム構造材57の材料にはアルミニウム等の金属の他、透明樹脂を用いても良い。金属の場合は不透明となるのでハニカム構造材56の高さ(厚さ)を抑える必要がある。また、ハニカム構造材57の設置によって放熱面積も増加できる。
[Example 13]
Next, Example 13 will be described with reference to FIG. The purpose is to further reduce the cell temperature in the same manner as in Example 12 described above. However, in the module 30f of Example 13, a high transmission plate 41 is used as the photoelectric conversion cell support base 41, the thickness is reduced, and the thermal resistance is reduced. The honeycomb structure material 57 is affixed to the lower surface of the photoelectric conversion cell support base 41 in order to reduce the resistance and maintain the rigidity. The honeycomb structure material 57 may be made of a transparent resin in addition to a metal such as aluminum. In the case of metal, since it becomes opaque, it is necessary to suppress the height (thickness) of the honeycomb structure material 56. In addition, the heat radiation area can be increased by installing the honeycomb structure material 57.

[実施例14]
次に、実施例14について図12を用いて説明する。実施例14も、実施例12,実施例13と同様の作用効果(放熱性能の向上)を得ることを目的に創作されたものである。
[Example 14]
Next, Example 14 will be described with reference to FIG. Example 14 is also created for the purpose of obtaining the same effect (improving heat dissipation performance) as Example 12 and Example 13.

ガラス板等を用いた場合、光電変換セル支持台41の板厚は、モジュール40の剛性を確保するためには3〜5mmが必要であり、光電変換セル支持台41の上側に第1光電変換セル42を配置すると、第1光電変換セル42と光電変換セル支持台41と外気との間の熱抵抗が高いため、セル42が高温になりやすい。 When a glass plate or the like is used, the thickness of the photoelectric conversion cell support base 41 needs to be 3 to 5 mm in order to ensure the rigidity of the module 40, and the first photoelectric conversion on the upper side of the photoelectric conversion cell support base 41. When the cell 42 is disposed, the thermal resistance between the first photoelectric conversion cell 42, the photoelectric conversion cell support base 41, and the outside air is high, so that the cell 42 is likely to become high temperature.

そこで実施例14のように、第1光電変換セル42と光電変換セル支持台41と外気との間の熱抵抗を格段に軽減するために、光電変換セル支持台41の下側に金属膜43と第1光電変換セル42とを配置する構成を創作した。つまり、実施例14では、受光ガイド51等の部材と第1光電変換セル42とを予め一体化したセルパッケージ50が複数構成され、封止材58によって該セルパッケージ50が光電変換セル支持台41の受光面とは反対側の面上に分散的に封止される。なお、符号54bは、導電性ブリッジ54と金属膜43との間を接続する導電体である。 Therefore, as in Example 14, in order to significantly reduce the thermal resistance between the first photoelectric conversion cell 42, the photoelectric conversion cell support base 41, and the outside air, the metal film 43 is formed below the photoelectric conversion cell support base 41. And the structure which arrange | positions the 1st photoelectric conversion cell 42 were created. That is, in Example 14, a plurality of cell packages 50 in which a member such as the light receiving guide 51 and the first photoelectric conversion cell 42 are integrated in advance are configured, and the cell package 50 is formed by the sealing material 58 into the photoelectric conversion cell support base 41. Are dispersedly sealed on the surface opposite to the light receiving surface. Reference numeral 54 b denotes a conductor that connects the conductive bridge 54 and the metal film 43.

この実施例14の構成によると、モジュール剛性を気にせずに封止材の厚さを任意に調整することができるため、図12(b)のようにセル位置から外気までの距離LAを、光電変換セル支持台41の上側に第1光電変換セル42を配置した場合の距離LB(図10(b)参照)よりも、格段に短くできる。これにより放熱量を増大させることができ、セル温度が低減する。 According to the configuration of this Example 14, the thickness of the sealing material can be arbitrarily adjusted without worrying about module rigidity, so the distance LA from the cell position to the outside air as shown in FIG. The distance LB (see FIG. 10B) when the first photoelectric conversion cell 42 is disposed above the photoelectric conversion cell support base 41 can be significantly shortened. As a result, the heat radiation amount can be increased, and the cell temperature is reduced.

また、セルパッケージ50の近傍に図示しない放熱フィンやヒートスプレッダー等を付与することも可能である。ヒートスプレッダーにはグラフェンシートなど面方向の熱伝導率が高い薄膜等を使用するのが好ましい。封止材の外気側表面には防汚コーティングや傷に強いハードコート等の処理も行える。   Further, it is possible to provide a heat dissipating fin, a heat spreader or the like (not shown) in the vicinity of the cell package 50. As the heat spreader, it is preferable to use a thin film having a high thermal conductivity in the plane direction, such as a graphene sheet. The surface of the sealing material on the outside air side can be treated with antifouling coating or hard coat resistant to scratches.

[実施例15]
次に、実施例15について図13を用いて説明する。実施例15は集光光電変換パネル30が太陽の動作に伴い動作し、また、補助集光部品46を用いるケースである。
[Example 15]
Next, Example 15 will be described with reference to FIG. The fifteenth embodiment is a case where the condensing photoelectric conversion panel 30 operates along with the operation of the sun and uses the auxiliary condensing component 46.

図13(a)は太陽が直上部にある場合であり、図13(b)は太陽が左斜上部にある場合である。   FIG. 13A shows the case where the sun is directly above, and FIG. 13B shows the case where the sun is on the upper left side.

球状層構造集光レンズ塊20と光電変換パネル40の相互作用として、太陽(図示せず)が図13(a)のように直上部にある場合は、球状層構造集光レンズ塊20に含まれる球状層構造集光レンズ10の中心部の鉛直下に光電変換パネル40に含まれる第1光電変換セル42が来るように追尾機構で制御する。また、この時球状層構造集光レンズ10の中心から、第1光電変換セル42までの間隔は追尾機構により球状層構造集光レンズ10の焦点距離となる。 When the sun (not shown) is located directly above as shown in FIG. 13A as an interaction between the spherical layer structure condensing lens block 20 and the photoelectric conversion panel 40, it is included in the spherical layer structure condensing lens block 20. The tracking mechanism controls the first photoelectric conversion cell 42 included in the photoelectric conversion panel 40 to be vertically below the center of the spherical layer structure condensing lens 10. At this time, the distance from the center of the spherical layer structure condenser lens 10 to the first photoelectric conversion cell 42 becomes the focal length of the spherical layer structure condenser lens 10 by the tracking mechanism.

図13(b)のように太陽(図示せず)が左斜上部にある場合には球状層構造集光レンズ塊20からみて、光電変換パネル40は図13(a)の状態から右上部へ移動する。球状層構造集光レンズ10は球構造であるために移動だけで太陽の入射光を収差なしで焦点位置に集光させることができる。ここで、第1光電変換セル42に太陽光は斜めに入射することになる。 When the sun (not shown) is on the upper left side as shown in FIG. 13B, the photoelectric conversion panel 40 moves from the state of FIG. Moving. Since the spherical layer structure condensing lens 10 has a spherical structure, it is possible to condense the incident light of the sun at the focal position without any aberration only by moving. Here, sunlight enters the first photoelectric conversion cell 42 obliquely.

第1光電変換セルに斜めに太陽光が入射すると表面で反射する懸念がある。補助集光部品46は、一度補助集光部品に入射させた光について、内部で光が反射させ、最終的に第1光電変換セル42に太陽光が入射するように誘導する。そのため、斜め入射による反射によるロスを減らすことができる。また、補助集光部品46は第1光電変換セルからわずかに角度がそれた光を第1光電変換セル42に誘導させ、第1光電変換セル42に入射する光を第1光電変換セル上で分散させることにより、特定部分だけ高温になるのを防止する役割もある。 When sunlight enters the first photoelectric conversion cell obliquely, there is a concern that the light is reflected on the surface. The auxiliary condensing component 46 guides the light once incident on the auxiliary condensing component so that the light is reflected inside and finally sunlight enters the first photoelectric conversion cell 42. Therefore, loss due to reflection due to oblique incidence can be reduced. The auxiliary condensing component 46 guides light having a slight angle away from the first photoelectric conversion cell to the first photoelectric conversion cell 42, and causes light incident on the first photoelectric conversion cell 42 to be incident on the first photoelectric conversion cell . By dispersing, there is also a role of preventing a specific portion from becoming high temperature.

[実施例16]
次に、集光光電変換パネル30を、追尾機構100に積載した集光追尾光電変換装置について図14〜図23を参照しながら説明する。
[Example 16]
Next, a condensing tracking photoelectric conversion device in which the condensing photoelectric conversion panel 30 is loaded on the tracking mechanism 100 will be described with reference to FIGS.

図14〜図16が集光追尾光電変換装置の斜面図であり、図14が省略部品なしの斜面図。図14が球状層構造集光レンズ塊20を省略した場合の斜面図。図15が球状層構造集光レンズ塊20と光電変換パネル40からなる集光光電変換パネル30を省略した場合の斜面図である。 14 to 16 are slope views of the condensing and tracking photoelectric conversion device , and FIG. 14 is a slope view without any omitted parts. FIG. 14 is a perspective view when the spherical layer structure condenser lens block 20 is omitted. FIG. 15 is a perspective view when the condensing photoelectric conversion panel 30 including the spherical layer structure condensing lens block 20 and the photoelectric conversion panel 40 is omitted.

球状層構造集光レンズ塊20と光電変換パネル40を相対的に動かすものであるが、その際に用いる方向は図14に示すように、ベース部101aの面に対し水平方向に第1方向、ベース部101aの面に対し水平方向かつ第1方向に垂直な方向に第2方向、ベース部101aと垂直な方向に第3方向とする。 The spherical layer structure condensing lens block 20 and the photoelectric conversion panel 40 are relatively moved. As shown in FIG. 14, the direction used in this case is the first direction in the horizontal direction with respect to the surface of the base portion 101a. A second direction is defined as a direction horizontal to the surface of the base portion 101a and perpendicular to the first direction, and a third direction is defined as a direction perpendicular to the base portion 101a.

図14に示すように、実施例16の集光追尾光電変換装置は大きく分けて、集光光電変換パネル30、ベース部101a、A駆動機構を動かすための部品102〜109、A駆動機構110a、B駆動機構130からなる。この説明においてA駆動機構を動かすための部品は第1モータ102、第2モータ103、第1伝導ベルト104(図16にて図示)、第2伝導ベルト105、第1プーリ106(図16にて図示,106a,106b,106c,106d)、第2プーリ107(107a,107b,107c,107d)、第2外部シャフト108(図示せず)、第2歯車109(図示せず)からなる。 As shown in FIG. 14, the condensing tracking photoelectric conversion device of Example 16 is roughly divided into a condensing photoelectric conversion panel 30, a base portion 101a, parts 102 to 109 for moving the A drive mechanism, an A drive mechanism 110a, B drive mechanism 130 is formed. In this description, the components for moving the A drive mechanism are the first motor 102, the second motor 103, the first transmission belt 104 (shown in FIG. 16), the second transmission belt 105, and the first pulley 106 (in FIG. 16). 106a, 106b, 106c, 106d), a second pulley 107 (107a, 107b, 107c, 107d), a second external shaft 108 (not shown), and a second gear 109 (not shown).

図16に示すように、A駆動装置110は水平方向である第1方向、第2方向へA移動部129(129a,129b,129c,129d)を駆動させる装置である。B駆動装置130は垂直方向である第3方向へB移動部139(139a,139b,139c,139d)を駆動させる装置である。A移動部129は光電変換セル支持台41(図14で図示)と固着されている。B移動部139は球状層構造集光レンズ塊20(図14で図示)と固着されている。なお、本発明ではA駆動装置110aが第1方向、第2方向移動の駆動、B駆動装置130が第3方向の駆動を担っているが、球状層構造集光レンズ塊20内の複数の球状層構造レンズ10と、光電変換セル支持台41上の第1光電変換セル42との間で相対的に位置制御がなせればよいため、光電変換セル支持台41を第1方向、第2方向、第3方向に駆動する装置を用いてもよいし、球状層構造集光レンズ塊20を第1方向、第2方向、第3方向に駆動する装置を用いてもよい。 As shown in FIG. 16, the A driving device 110 is a device that drives the A moving portion 129 (129a, 129b, 129c, 129d) in the first direction and the second direction which are horizontal directions. The B drive device 130 is a device that drives the B moving unit 139 (139a, 139b, 139c, 139d) in a third direction that is a vertical direction. The A moving part 129 is fixed to the photoelectric conversion cell support base 41 (shown in FIG. 14). The B moving part 139 is fixed to the spherical layer structure condenser lens block 20 (shown in FIG. 14). In the present invention, the A driving device 110a is responsible for driving in the first direction and the second direction, and the B driving device 130 is responsible for driving in the third direction. a layer structure lens 10, since it is sufficient Na relatively position control between the first photoelectric conversion cell 42 of the photoelectric conversion cells on a support base 41, a photoelectric conversion cell support table 41 a first direction, the second direction A device that drives in the third direction may be used, or a device that drives the spherical layer structure condenser lens block 20 in the first direction, the second direction, and the third direction may be used.

A駆動装置110は光電変換セル支持台41を水平に駆動し、光電変換セル支持台41を支えるため、光電変換セル支持台41直下に配置され、ベース部101aに固定される。B駆動装置130はA駆動装置と干渉しないように、A駆動装置110、光電変換セル支持台41の外周に配置され、ベース部101aに固定される。 A drive device 110 drives the photoelectric conversion cell support base 41 horizontally, to support the photoelectric conversion cell support base 41 is disposed on the photoelectric conversion cell directly below the support base 41 is fixed to the base portion 101a. The B drive device 130 is disposed on the outer periphery of the A drive device 110 and the photoelectric conversion cell support base 41 so as not to interfere with the A drive device, and is fixed to the base portion 101a.

第1モータ102、第2モータ103、第3モータ134は一か所に配置され、それぞれ第1方向、第2方向、第3方向への移動を担う。これによりメンテナンスのしやすさ、集光光電変換パネル30の配置しやすさをなす。しかし、A駆動機構110に含まれる第1駆動部111(図17にて図示、111a,111b)、第2駆動部121(図17にて図示、121a,121b)、B駆動機構130に含まれる第3駆動部131(図23にて図示、131a,131b,131c,131d)にリニアモータを使用することにより、これらの回転モータ、滑りねじなどの機構を使わない構成も可能である。 The first motor 102, the second motor 103, and the third motor 134 are arranged in one place, and are responsible for movement in the first direction, the second direction, and the third direction, respectively. This facilitates maintenance and facilitates the arrangement of the concentrating photoelectric conversion panel 30. However, it is included in the first drive unit 111 (illustrated in FIG. 17, 111a, 111b), the second drive unit 121 (illustrated in FIG. 17, 121a, 121b), and the B drive mechanism 130 included in the A drive mechanism 110. By using a linear motor for the third drive unit 131 (illustrated in FIG. 23, 131a, 131b, 131c, 131d), a configuration in which a mechanism such as a rotary motor or a sliding screw is not used is also possible.

なお、モータ102、103、134は、外部の制御装置に接続されており、そのON/OFFや回転方向が制御されている。制御装置は、人がマニュアル操作することによりモータのON/OFFや回転方向を制御するような構成であってもよく、また、太陽軌道のデータに基づいて、自動的に光電変換パネルが太陽軌道を追尾するように、モータのON/OFFや回転方向を制御するようにプログラムされていてもよい。 The motors 102, 103, and 134 are connected to an external control device, and their ON / OFF and rotation directions are controlled. The control device may be configured to control the ON / OFF of the motor and the rotation direction by a manual operation by a person, and the photoelectric conversion panel is automatically connected to the solar orbit based on the solar orbit data. May be programmed to control the ON / OFF of the motor and the direction of rotation.

第1方向の駆動には第1モータ102から、第1伝導ベルト104に回転が伝えられ、A駆動機構110内の第1駆動部111である第1滑りねじ111a,111bに取り付けられた第1プーリ106a、106bに回転が伝えられる。A駆動機構に伝えられた回転についてはのちのA駆動機構についての部分で動作を説明する。第1プーリ106a、106bは同じ歯数を持つプーリであるため、同量だけ回転することができる。   For the driving in the first direction, rotation is transmitted from the first motor 102 to the first conduction belt 104, and the first sliding screws 111a and 111b, which are the first driving unit 111 in the A driving mechanism 110, are attached to the first driving belts 110. The rotation is transmitted to the pulleys 106a and 106b. The operation of the rotation transmitted to the A drive mechanism will be described later in the section about the A drive mechanism. Since the first pulleys 106a and 106b are pulleys having the same number of teeth, they can rotate by the same amount.

第2方向の駆動には第2モータ103から、第2歯車109、第2シャフト108(図示せず)を伝わり、第2プーリ107aに動力を伝える。第2プーリ107aから、第2伝導ベルト105を伝い、第2駆動機構部121a、121bに取り付けられた第2プーリ107b、107dに回転が伝えられる。A駆動機構に伝えられた回転についてはのちのA駆動機構についての部分で動作を説明する。第1プーリ107b、107dは同じ歯数を持つプーリであるため、同量だけ回転することができる。   For driving in the second direction, the second motor 103 transmits a second gear 109 and a second shaft 108 (not shown), and transmits power to the second pulley 107a. The rotation is transmitted from the second pulley 107a to the second pulley 107b and 107d attached to the second drive mechanism sections 121a and 121b through the second transmission belt 105. The operation of the rotation transmitted to the A drive mechanism will be described later in the section about the A drive mechanism. Since the first pulleys 107b and 107d are pulleys having the same number of teeth, they can rotate by the same amount.

第3方向の駆動には、第3モータ134から、B駆動機構131によって行う。B駆動機構についてはのちのB駆動機構についての部分で動作を説明する。   The driving in the third direction is performed by the B driving mechanism 131 from the third motor 134. The operation of the B drive mechanism will be described later in the section on the B drive mechanism.

次に図17〜図21を用いてA駆動機構について説明する。   Next, the A drive mechanism will be described with reference to FIGS.

図17で示すように、ベース部101aの上には、第1方向に延びる第1駆動部111としての第1滑りねじ軸111aと、111bが配置されている。第1滑りねじ軸111a,111bには、ねじ軸に沿って移動可能な第1可動支持部ジョイントナット113aa(図18にて図示),113ab(図18にて図示)を含む第1可動支持部112aが取り付けられている。第1滑りねじ軸111a、111bには前述のとおり、第1プーリ106a、106b、第1伝導ベルト104、ギア部(図示せず)を介して第1滑りねじ軸111a、111bを回転させるためのモータ102がベース部101a上に設けられている(図14〜図16の追尾機構100a−100cを参照)。モータ102aにより滑りねじ軸111a、111bが回転すると、第1可動支持部112a上の第1可動支持部ジョイント113aa,113abは第1方向に移動する。第1可動支持部112aは第1可動支持部ジョイント113ab,113abの移動に伴って移動する。   As shown in FIG. 17, on the base part 101a, the 1st sliding screw shafts 111a and 111b as the 1st drive part 111 extended in a 1st direction are arrange | positioned. The first sliding screw shafts 111a and 111b include first movable support portions including first movable support portion joint nuts 113aa (shown in FIG. 18) and 113ab (shown in FIG. 18) that are movable along the screw shaft. 112a is attached. As described above, the first sliding screw shafts 111a and 111b are configured to rotate the first sliding screw shafts 111a and 111b via the first pulleys 106a and 106b, the first transmission belt 104, and a gear portion (not shown). The motor 102 is provided on the base portion 101a (see the tracking mechanisms 100a to 100c in FIGS. 14 to 16). When the slide screw shafts 111a and 111b are rotated by the motor 102a, the first movable support joints 113aa and 113ab on the first movable support 112a move in the first direction. The 1st movable support part 112a moves with the movement of 1st movable support part joint 113ab, 113ab.

また、ベース部101aの上には、第2方向に延びる第2駆動部121としての第2滑りねじ軸121a、121bが配置されている。第2滑りねじ軸121a、121bはねじ軸に沿って移動可能な第2駆動支持部ジョイントのナット126aa(図19にて図示),126ab(図19にて図示)が取り付けられている。第2滑りねじ軸121a、121bの一端部には、前述のとおり、第2プーリ107b、107d、第2伝導ベルト105a、ギア部(図示せず)を介してねじ軸121a、121bを回転させるためのモータ103がベース部101a上に設けられている(図14〜図16を参照)。モータ103によりねじ軸121a、121bが回転すると、ナット126aa,126abは第2方向に移動する。ナット126aa,126aは、後に説明する移動部を支持する第2可動支持部122aの一部であり、第2可動支持部122aはナット126aa,126abの移動に伴って移動する。なお、第2可動支持部19は第1方向に延びている。   In addition, second sliding screw shafts 121a and 121b serving as a second driving unit 121 extending in the second direction are disposed on the base portion 101a. The second sliding screw shafts 121a and 121b are attached with nuts 126aa (shown in FIG. 19) and 126ab (shown in FIG. 19) of second drive support joints that can move along the screw shaft. As described above, the second sliding screw shafts 121a and 121b are rotated at the one end thereof by rotating the screw shafts 121a and 121b via the second pulleys 107b and 107d, the second transmission belt 105a, and a gear portion (not shown). The motor 103 is provided on the base portion 101a (see FIGS. 14 to 16). When the screw shafts 121a and 121b are rotated by the motor 103, the nuts 126aa and 126ab move in the second direction. The nuts 126aa and 126a are a part of a second movable support part 122a that supports a moving part described later, and the second movable support part 122a moves as the nuts 126aa and 126ab move. Note that the second movable support portion 19 extends in the first direction.

なお、図18で示すように第1可動支持部112aは、第1可動支持部ジョイント113aa,113abと、第1可動支持部シャフト114aからなる。第1可動支持部ジョイント113aa,113abは下部に滑りねじ軸111a,111bの回転に伴い第1方向に駆動するナット116aa、116abと、第1可動支持部シャフト114a上を自由に動くブッシュ117aa、117abからなる。第1可動支持部シャフト114aは第2方向に延びているため、第2方向に自在に動く。また、第1可動支持部112bも同じ構成である。 As shown in FIG. 18, the first movable support portion 112a includes first movable support portion joints 113aa and 113ab and a first movable support portion shaft 114a. The first movable support joints 113aa and 113ab include nuts 116aa and 116ab that are driven in the first direction as the slide screw shafts 111a and 111b rotate, and bushes 117aa and 117ab that freely move on the first movable support shaft 114a. Consists of. Since the first movable support shaft 114a extends in the second direction, it moves freely in the second direction. The first movable support portion 112b has the same configuration.

同様に、第1可動部112bは、第1可動部ジョイント113ba、113bbと、第1可動部シャフト114b,ナット116ba,116bb,ブッシュ117ba,117bbからなり(いずれも図示せず)、同様の構成である。 Similarly, the 1st movable part 112b consists of 1st movable part joint 113ba, 113bb, 1st movable part shaft 114b, nut 116ba, 116bb, bush 117ba, 117bb (all are not shown), and is the same structure. is there.

なお、図19で示すように第2可動支持部122aは、第2可動支持部ジョイント123aa,123abと、第2可動支持部シャフト124aからなる。第2可動部シャフトには図17で示すように、A移動部129aa、129abのブッシュ127aa、127abが取り付けられている。第2可動支持部ジョイント123aa,123abは下部に滑りねじ軸121aa,121abの回転に伴い第1方向に駆動するナット126aa、126abを含む。第2動支持部シャフト124aは第1方向に延びているため、図17のA移動部129aa,129abは第1方向に自在に動く。
第2可動部122bは、第2可動支持部ジョイント123ba,123bbと、第2可動支持部シャフト124b、ナット126ba,126bb,ブッシュ127ba,127bbからなり(いずれも図示せず)、同様の構成である。
As shown in FIG. 19, the second movable support portion 122a includes second movable support portion joints 123aa and 123ab and a second movable support portion shaft 124a. As shown in FIG. 17, bushes 127aa and 127ab of the A moving parts 129aa and 129ab are attached to the second movable part shaft. The second movable support joints 123aa and 123ab include nuts 126aa and 126ab that are driven in the first direction as the sliding screw shafts 121aa and 121ab rotate. Since the second moving support portion shaft 124a extends in the first direction, the A moving portions 129aa and 129ab in FIG. 17 freely move in the first direction.
The second movable part 122b includes second movable support part joints 123ba and 123bb, a second movable support part shaft 124b, nuts 126ba and 126bb, and bushes 127ba and 127bb (both not shown), and has the same configuration. .

このような構成により、A移動部129a,129b,129c,129dは、上記第1駆動部及び第2駆動部の駆動によって、第1方向及び第2方向に移動する。   With such a configuration, the A moving units 129a, 129b, 129c, and 129d move in the first direction and the second direction by driving the first driving unit and the second driving unit.

具体的に、図20に示すように、第1滑りねじ軸111a、111bがモータ102(図20では図示せず)により回転されると第1可動支持部112a上のナット116aa,116ab、第1可動支持部112b上のナット116ba(図示せず),116bb(図示せず)が第1方向に移動し、その結果、第1可動支持部112a,112b及び第1可動支持部112a,112bが取り付けられたA移動部129a,129b,129c,129dが第1方向に移動する。 Specifically, as shown in FIG. 20, when the first sliding screw shafts 111a and 111b are rotated by a motor 102 (not shown in FIG. 20), nuts 116aa and 116ab on the first movable support portion 112a, first Nuts 116ba (not shown) and 116bb (not shown) on the movable support portion 112b move in the first direction, and as a result, the first movable support portions 112a and 112b and the first movable support portions 112a and 112b are attached. The A moving parts 129a, 129b, 129c, and 129d thus moved in the first direction.

また、図21に示すように、第2滑りねじ軸121a、121bがモータ103(図21では図示せず)により回転されると第2可動支持部122a上のナット126aa,126ab及び第2可動支持部122b上のナット126ba(図示せず),126bb(図示せず)が第2方向に移動し、その結果、第2可動支持部122a,122b及び第2可動支持部122a,122bが取り付けられたA移動部129a,129b,129c,129dが第2方向に移動する。従って、A移動部129a,129b,129c,129dは、第1滑りねじ111a,111b及び第2滑りねじ121a,122bにより水平方向に自在に移動可能である。 Further, as shown in FIG. 21, when the second sliding screw shafts 121a and 121b are rotated by the motor 103 (not shown in FIG. 21), nuts 126aa and 126ab on the second movable support portion 122a and the second movable support are provided. Nuts 126ba (not shown) and 126bb (not shown) on the portion 122b are moved in the second direction, and as a result, the second movable support portions 122a and 122b and the second movable support portions 122a and 122b are attached. The A moving parts 129a, 129b, 129c, and 129d move in the second direction. Accordingly, the A moving parts 129a, 129b, 129c, and 129d can be freely moved in the horizontal direction by the first sliding screws 111a and 111b and the second sliding screws 121a and 122b.

なお、滑りねじ以外にも、ボールねじ、台形ねじ、ラック&ピニオン、ジャッキ、リニアモータなど、外部からの入力に基づいて線形動作を行う部品を用いて第1駆動部、第2駆動部を構成することもできる。   In addition to the slide screw, the first drive unit and the second drive unit are configured using components that perform linear operation based on external input, such as a ball screw, trapezoidal screw, rack and pinion, jack, and linear motor. You can also

次に図22、図23を用いてB駆動機構について説明する。   Next, the B drive mechanism will be described with reference to FIGS.

図22で示すように、ベース部101aの上に、第3駆動部台140a、140b、140c、140d、第3モータプーリ台141、第3ガイドプーリ台142が配置されている。   As shown in FIG. 22, the third drive unit bases 140a, 140b, 140c, 140d, the third motor pulley base 141, and the third guide pulley base 142 are arranged on the base part 101a.

第3駆動部台140aには、第3駆動部131aが取り付けられている。第3駆動部131aは 第3駆動プーリ136a、第3駆動プーリ136aに固定された、第3滑りねじナット133a、第3滑りねじナット133aによって上下する第3滑りねじ軸132a(各部材に隠れている)、第3滑りねじ軸に取り付けられたB移動部139aからなる。
第3駆動部台140bには、第3駆動部131bが取り付けられている。第3駆動部131bは 第3駆動プーリ136b、第3駆動プーリ136bに固定された、第3滑りねじナット133b、第3滑りねじナット133bによって上下する第3滑りねじ軸132b(各部材に隠れている)、第3滑りねじ軸に取り付けられたB移動部139bからなる。
第3駆動部台140cには、第3駆動部131cが取り付けられている。第3駆動部131cは 第3駆動プーリ136c、第3駆動プーリ136cに固定された、第3滑りねじナット133c、第3滑りねじナット133cによって上下する第3滑りねじ軸132c(各部材に隠れている)、第3滑りねじ軸に取り付けられたB移動部139cからなる。
第3駆動部台140dには、第3駆動部131dが取り付けられている。第3駆動部131dは 第3駆動プーリ136d、第3駆動プーリ136dに固定された、第3滑りねじナット133d、第3滑りねじナット133dによって上下する第3滑りねじ軸132d(各部材に隠れている)、第3滑りねじ軸に取り付けられたB移動部139dからなる。
A third drive unit 131a is attached to the third drive unit base 140a. The third drive part 131a is fixed to the third drive pulley 136a, the third drive screw 136a, and a third slide screw nut 133a that moves up and down by the third slide screw nut 133a (hidden by each member). And B moving part 139a attached to the third sliding screw shaft.
A third drive unit 131b is attached to the third drive unit base 140b. The third drive unit 131b is fixed to the third drive pulley 136b and the third drive pulley 136b, and is moved up and down by a third slide screw nut 133b and a third slide screw nut 133b (hidden by each member). And B moving part 139b attached to the third sliding screw shaft.
A third drive unit 131c is attached to the third drive unit base 140c. The third drive portion 131c is fixed to the third drive pulley 136c, the third drive screw 136c, and a third slide screw nut 133c and a third slide screw shaft 132c that moves up and down by the third slide screw nut 133c (hidden by each member). And B moving portion 139c attached to the third sliding screw shaft.
A third drive unit 131d is attached to the third drive unit base 140d. The third drive part 131d is fixed to the third drive pulley 136d and the third drive pulley 136d. The third slide screw nut 133d is moved up and down by the third slide screw nut 133d. And B moving portion 139d attached to the third sliding screw shaft.

第3モータプーリ台には第3シャフト137、第3歯車138、第3モータプーリ144が取り付けられている。第3ガイドプーリ台142には第3ガイドプーリ135が取り付けられている。 A third shaft 137, a third gear 138, and a third motor pulley 144 are attached to the third motor pulley base. A third guide pulley 135 is attached to the third guide pulley base 142.

第3駆動プーリ136a、136b,136c,136d、第3モータプーリ144a,第3ガイドプーリ135aはベース部101aから見て同じ高さにあり、第3伝導ベルト143aが取り付けられて、第3モータプーリ144aの動作に伴い、第3駆動プーリ136a、136b,136c,136dが回転するようにしている。 The third drive pulleys 136a, 136b, 136c, and 136d, the third motor pulley 144a, and the third guide pulley 135a are at the same height as viewed from the base 101a, and the third transmission belt 143a is attached to the third motor pulley 144a. The third drive pulleys 136a, 136b, 136c, and 136d are rotated along with the operation.

第3モータ134が回転した場合、第3歯車138、第3シャフト137を通じて第3モータプーリ144が回転する。第3モータプーリ144の回転は第3伝導ベルト143を通じて、第3駆動プーリ136a、136b,136c,136dを回転させ、第3滑りねじナット133a、133b、133c、133dを回転させ、第3駆動部131a、131b、131c、131dの上下動作に変換させ、B移動部139a,139b,139c,139dを上下させる。B移動部139a,139d,139d,139dには球状層構造集光レンズ20(図14にて示す)が取り付けられており、第3モータの回転により、球状層構造集光レンズ20の上下動作に変換させることができる。   When the third motor 134 rotates, the third motor pulley 144 rotates through the third gear 138 and the third shaft 137. The rotation of the third motor pulley 144 rotates the third drive pulleys 136a, 136b, 136c, and 136d through the third transmission belt 143, and the third sliding screw nuts 133a, 133b, 133c, and 133d, thereby rotating the third drive unit 131a. , 131b, 131c, 131d, and the B moving parts 139a, 139b, 139c, 139d are moved up and down. A spherical layer structure condenser lens 20 (shown in FIG. 14) is attached to the B moving parts 139a, 139d, 139d, and 139d, and the spherical layer structure condenser lens 20 is moved up and down by the rotation of the third motor. Can be converted.

なお、滑りねじ以外にも、ボールねじ、台形ねじ、ラック&ピニオン、ジャッキ、リニアモータなど、外部からの入力に基づいて線形動作を行う部品を用いて第3駆動部を構成することもできる。   In addition to the slide screw, the third drive unit can be configured by using a component that performs linear operation based on an external input, such as a ball screw, a trapezoidal screw, a rack and pinion, a jack, and a linear motor.

[実施例16]
次に、さらに大型化した集光光電変換パネル30を、追尾機構100に積載した集光追尾光電変換装置について図24〜28を参照しながら説明する。
[Example 16]
Next, the condensing tracking photoelectric conversion device in which the further-larger condensing photoelectric conversion panel 30 is loaded on the tracking mechanism 100 will be described with reference to FIGS.

図24〜25が大型化した集光追尾光電変換装置の斜面図である。図24が省略部品なしの斜面図である。図25が集光光電変換パネル30を省略した場合の斜面図である。図26は図25のうちA駆動機構110hを拡大したものである。図27は図26から第1方向に移動された状態を示す。図28は図27から第2方向に移動された状態を示す。 24 to 25 are oblique views of the condensing tracking photoelectric conversion device that is enlarged. FIG. 24 is a perspective view with no omitted parts. FIG. 25 is a perspective view when the condensing photoelectric conversion panel 30 is omitted. FIG. 26 is an enlarged view of the A drive mechanism 110h in FIG. FIG. 27 shows a state moved from FIG. 26 in the first direction. FIG. 28 shows a state moved from FIG. 27 in the second direction.

動作機構自体は実施例15と同じである。A駆動機構110で、光電変換パネル40(球状層構造集光レンズ塊20下)で動かす。B駆動機構130で球状層構造集光レンズ塊20を動かす。相対的な方向、距離を第1光電変換セル42で太陽光が焦点をなすように動かすものである。用いる方向は実施例15と同じで、図25に示すように、ベース部101eから水平方向に第1方向、ベース部101eから水平方向かつ第1方向に垂直な方向に第2方向、ベース部101eと垂直な方向に第3方向とする。大型化に伴い、A駆動機構110は光電変換パネル40の下4隅に、A駆動部129eを含んだA駆動機構110e、A駆動部129fを含んだA駆動機構110f、A駆動部129gを含んだA駆動機構110g、A駆動部129hを含んだA駆動機構110hを配置する。 The operation mechanism itself is the same as that of the fifteenth embodiment. The A drive mechanism 110 moves the photoelectric conversion panel 40 (under the spherical layer structure condensing lens block 20). The spherical layer structure condenser lens block 20 is moved by the B drive mechanism 130. The relative direction and distance are moved by the first photoelectric conversion cell 42 so that sunlight is focused. The direction to be used is the same as that of the fifteenth embodiment. As shown in FIG. 25, the first direction is horizontal from the base portion 101e, the second direction is horizontal from the base portion 101e and is perpendicular to the first direction, and the base portion 101e. The third direction is the direction perpendicular to the first direction. As the size increases, the A drive mechanism 110 includes, at the lower four corners of the photoelectric conversion panel 40, an A drive mechanism 110e including the A drive unit 129e, an A drive mechanism 110f including the A drive unit 129f, and an A drive unit 129g. The A drive mechanism 110h including the A drive mechanism 110g and the A drive unit 129h is disposed.

実施例16においてのA駆動機構についての説明について行う。 The A drive mechanism in Embodiment 16 will be described.

A駆動機構110gについて、モータ102e、モータ103eからの駆動を用いる。A駆動機構110gを図26で示す。第1方向への移動はモータ102eからの回転をA駆動機構110e、第1駆動部延伸シャフト118eを経由して、第1滑りねじ111gを回転させる。第1滑りねじ111gの回転に伴って、第1可動支持部ジョイント113gが動くが、それに伴い、第2可動部シャフト122g上をA移動部129gが第1方向に動く。第1方向に動いた後を図27にて示す。第2方向への移動はモータ103eからの回転駆動を、第2伝導ベルト105eを経由して、第2滑りねじ121gを回転させる。第2滑りねじの回転に伴って、第2可動支持部ジョイント123gが第2方向へ動くが、それにともない、第1可動支持部ジョイント113g上をA移動部129gに取り付けられた第1可動支持部シャフト114gが動くことにより、A移動部129gが第2方向に動く。第2方向に動いた後を図28にて示す。これらの機構によりA駆動部128gを駆動させる。 For the A driving mechanism 110g, driving from the motor 102e and the motor 103e is used. The A drive mechanism 110g is shown in FIG. In the movement in the first direction, the first sliding screw 111g is rotated via the A drive mechanism 110e and the first drive unit extending shaft 118e. As the first sliding screw 111g rotates, the first movable support joint 113g moves, and accordingly, the A moving part 129g moves on the second movable part shaft 122g in the first direction. FIG. 27 shows the state after moving in the first direction. The movement in the second direction rotates the second sliding screw 121g via the second conduction belt 105e by rotational driving from the motor 103e. As the second slide screw rotates, the second movable support joint 123g moves in the second direction. Accordingly, the first movable support part attached to the A moving part 129g on the first movable support joint 113g. As the shaft 114g moves, the A moving part 129g moves in the second direction. FIG. 28 shows the state after moving in the second direction. The A drive unit 128g is driven by these mechanisms.

A駆動機構110eについて、モータ102e、モータ103eからの駆動を用いる。実施例15、110gにおいての駆動と同様に、駆動軸が第1滑りねじ111e(図示せず)、第2滑りねじ121e(図示せず)、第1可動支持部112e(図示せず)、第2可動支持部122e(図示せず)を通じてA駆動部129eを駆動させる。 For the A drive mechanism 110e, driving from the motor 102e and the motor 103e is used. Similar to the driving in the fifteenth and 110g embodiments, the driving shaft includes a first sliding screw 111e (not shown), a second sliding screw 121e (not shown), a first movable support 112e (not shown), 2 The A drive part 129e is driven through the movable support part 122e (not shown).

A駆動機構110fについて、モータ102f、モータ103fからの駆動を用いる。実施例15,110fにおいての駆動と同様に、駆動軸が第1滑りねじ111f(図示せず)、第2滑りねじ121f(図示せず)、第1可動支持部112f(図示せず)、第2可動支持部122f(図示せず)を通じてA駆動部129fを駆動させる。
110eと同様の駆動を行う。
For the A driving mechanism 110f, driving from the motor 102f and the motor 103f is used. Similar to the driving in the fifteenth and 110f embodiments, the drive shaft includes a first sliding screw 111f (not shown), a second sliding screw 121f (not shown), a first movable support portion 112f (not shown), 2 The A drive part 129f is driven through the movable support part 122f (not shown).
The same drive as 110e is performed.

A駆動機構110hについて、モータ102f、モータ103fからの駆動を用いる。駆動内容はA駆動機構110gと同様に駆動軸が第1滑りねじ111g(図示せず)、第2滑りねじ121g(図示せず)、第1可動支持部112g(図示せず)、第2可動支持部122g(図示せず)を通じてA駆動部129hを駆動させる。 For the A drive mechanism 110h, driving from the motor 102f and the motor 103f is used. The drive contents are the same as the A drive mechanism 110g. The drive shaft includes a first slide screw 111g (not shown), a second slide screw 121g (not shown), a first movable support 112g (not shown), and a second movable. The A drive unit 129h is driven through the support unit 122g (not shown).

このようにして、A移動部129e,129f,129g,129hを駆動し、その上に配置された光電変換パネル40を駆動させる。 In this manner, the A moving units 129e, 129f, 129g, and 129h are driven, and the photoelectric conversion panel 40 disposed thereon is driven.

第3方向への移動は、実施例16と同様に光電変換パネル40B駆動機構130を用いて、B移動部139を動かして、球状層構造集光レンズ塊20を動かす。 The movement in the third direction moves the B-layer condensing lens block 20 by moving the B moving unit 139 using the photoelectric conversion panel 40B driving mechanism 130 in the same manner as in the sixteenth embodiment.

また、このように駆動部が端のみにある構成でベース部101、光電変換セル支持台41を透明構造のものを用いれば中央部に駆動機構がなく、開放感に優れた集光追尾光電変換装置をなすことが可能である。 In addition, if the base unit 101 and the photoelectric conversion cell support base 41 have a transparent structure in such a configuration that the drive unit is only at the end, there is no drive mechanism in the central part, and light- collecting tracking photoelectric conversion with excellent open feeling It is possible to make a device .

また、本実施形態に係る集光追尾光電変換装置には、架台の全体(追尾機構の全体)を覆う、透明部材からなるカバー(矩形状のケース)を設けることができる。 Moreover, the condensing tracking photoelectric conversion apparatus according to the present embodiment can be provided with a cover (rectangular case) made of a transparent member that covers the entire gantry (the entire tracking mechanism).

[設計理論1]
<背景>
球状レンズは角度依存性がない。角度依存性がないため、位置制御のみで太陽光追尾動作をなすことができる。太陽の位置は日時により変動するため、最大許容角が大きいと、太陽を追尾できる日時が増え、通年での発電電力量増大につながる。球状レンズの焦点距離は屈折率で決まり、屈折率が低いと長焦点距離がなせる。
[Design theory 1]
<Background>
The spherical lens has no angle dependency. Since there is no angle dependency, the solar light tracking operation can be performed only by position control. Since the position of the sun varies depending on the date and time, if the maximum allowable angle is large, the date and time when the sun can be tracked increases, leading to an increase in the amount of generated power throughout the year. The focal length of the spherical lens is determined by the refractive index. If the refractive index is low, a long focal length can be achieved.

<目的>
本発明の一実施形態に係る球状レンズを用いた集光追尾光電変換装置における焦点距離と最大許容角、並びに球状レンズにおける屈折率と最大許容角の関連をしめし、長焦点距離をなす低屈折率素材を用いることによる、球状層構造集光レンズの優位性を示す。
<Purpose>
A low refractive index having a long focal length by showing a relation between a focal length and a maximum allowable angle in a condensing tracking photoelectric conversion device using a spherical lens according to an embodiment of the present invention, and a refractive index and a maximum allowable angle in a spherical lens. The superiority of the spherical layer structure condensing lens by using the material is shown.

<方法及び結果>
29は、集光光電変換パネル30により機械的に許容される最大入射角の条件を示す。ここで、routは球状レンズ10の半径、fは球状層構造集光レンズの焦点距離、Θは光電変換パネル板の上端面が球状層構造レンズの下端面に接したときの最大許容角。図29に示す空間条件によれば、Θは90°-sin^(−1)(rout/f)であらわされる。また、nを屈折率として、単層球状レンズの焦点fはf = 2*n*rout /(4*(n−1))であらわされる。
<Method and results>
FIG. 29 shows conditions for the maximum incident angle that is mechanically allowed by the condensing photoelectric conversion panel 30. Here, rout is the radius of the spherical lens 10, f is the focal length of the spherical layer structure condenser lens, and Θ is the maximum allowable angle when the upper end surface of the photoelectric conversion panel plate is in contact with the lower end surface of the spherical layer structure lens. According to the spatial condition shown in FIG. 29 , Θ is represented by 90 ° −sin ^ (− 1) (rout / f). Further, the focal point f of the single-layer spherical lens is expressed by f = 2 * n * rout / (4 * (n−1)) where n is the refractive index.

30は最大許容角Θと正規化焦点距離f/routとの間の計算された関係を示す。正規化焦点距離は、球状レンズの半径によって正規化されている。焦点距離が長いほど最大許容角が大きくなる。 FIG. 30 shows the calculated relationship between the maximum allowable angle Θ and the normalized focal length f / rout. The normalized focal length is normalized by the radius of the spherical lens. The longer the focal length, the greater the maximum allowable angle.

31は正規化焦点距離f/routと屈折率nとの間の計算された関係をしめす。屈折率nが低いほど最大許容角が大きくなる。 FIG. 31 shows the calculated relationship between the normalized focal length f / rout and the refractive index n. The lower the refractive index n, the larger the maximum allowable angle.

<結論>
焦点距離fが長いほど最大許容角Θが大きくなる。つまり、集光追尾光電変換装置として用いるのであれば、ただ収差がないだけでは不足であり、さらに焦点距離fが長い必要がある。また、焦点距離fを伸ばすためには屈折率nを下げることが有効であり、従来のレンズ素材では用いられていない低屈折率素材が必要である。
<Conclusion>
The longer the focal length f, the larger the maximum allowable angle Θ. In other words, if it is used as a condensing tracking photoelectric conversion device , it is not sufficient that there is no aberration, and the focal length f needs to be long. In order to increase the focal length f, it is effective to lower the refractive index n, and a low refractive index material that is not used in conventional lens materials is required.

[設計理論2]
<背景>
通常の球状レンズにおいては球面収差が発生するため、集光した際の光学効率が落ちる。最外層に当たる外側部分が低屈折率、最内層に当たる内側部分が高屈折率で、界面構造を持たず、傾斜的に屈折をなすことにより球面収差を相殺する球状レンズはLUNEBERGレンズという。しかし、あくまで球表面に焦点をなす。集光追尾光電変換装置として用いるには球面収差をなくして高い光学効率で、かつ長焦点距離である必要がある。
[Design theory 2]
<Background>
In a normal spherical lens, since spherical aberration occurs, the optical efficiency when condensed is reduced. A spherical lens that has a low refractive index at the outer side corresponding to the outermost layer and a high refractive index at the inner side corresponding to the innermost layer, has no interface structure, and cancels out spherical aberration by refracting in an inclined manner is called a LUNEBERG lens. However, it focuses only on the sphere surface. In order to use as a condensing and tracking photoelectric conversion device , it is necessary to eliminate spherical aberration, to have high optical efficiency, and to have a long focal length.

<目的>
集光追尾光電変換装置として用いるには球面収差をなくしつつ、かつ長焦点距離である必要がある。本発明の一実施形態に係る球状層構造集光レンズが球面収差を相殺して高い光学効率をなし、かつ、長焦点距離をなす優れた特性を有することを確認するために、本光学シミュレーションを実施した。
<Purpose>
In order to use as a condensing tracking photoelectric conversion device , it is necessary to eliminate the spherical aberration and to have a long focal length. In order to confirm that the spherical layer structure condensing lens according to an embodiment of the present invention has a high optical efficiency by canceling out spherical aberration and has an excellent characteristic of a long focal length, this optical simulation is performed. Carried out.

<方法及び結果>
32に2層球状層構造集光レンズの光学シミュレーションに用いた球状層構造レンズ10と第1光電変換セルに相当する受光器302の位置を表す模式図を示す。
また、光学シミュレーション条件を下記に示す。
球状最外層透明部屈折率(以下最外層屈折率)(nout):1.4956@550nm(PMMA)
最内層屈折率(ncore):1.4215@550nm(silicone)
最外層半径(rcore):5mm
最内層半径(rout):0−5mm
受光器半径(rreceive):0.5mm
集光倍率(C):100倍
光線スペクトル:エアマス1.5D(280−4000nm)
<Method and results>
FIG. 32 is a schematic diagram showing the positions of the spherical layer structure lens 10 used in the optical simulation of the two-layer spherical layer structure condensing lens and the light receiver 302 corresponding to the first photoelectric conversion cell .
The optical simulation conditions are shown below.
Spherical outermost layer transparent portion refractive index (hereinafter, outermost layer refractive index) (nout): 1.49556@550 nm (PMMA)
Innermost layer refractive index (ncore): 1.4215@550 nm (silicone)
Outermost layer radius (rcore): 5mm
Inner layer radius (rout): 0-5 mm
Receiver radius (receive): 0.5 mm
Condensing magnification (C): 100 times light spectrum: Air mass 1.5D (280-4000 nm)

このモデルは、PMMA製の球状最外層透明部とsilicone製の球状最内層透明部を備えている。フレネル反射損失及び、屈折率の波長依存性が太陽スペクトル範囲全体について考慮されている市販のソフトウェア(Optical Research Associates製 LightTools8.5.0)を使用して3次元光線追跡を行った。最外層半径routは5mmに固定され、最内層半径rcoreは0〜5mmの間で変化させた。このモデルにおいて、光源301の対面に受光器302と、焦平面303を配置した。焦点距離f、すなわち受光器と球状層構造レンズ10と受光器302の間の距離について、受光器302を動かすことにより最も高い光学効率を示す受光器302位置の探索を行い、焦点距離を求めた。また、光線のふるまいを確かめるために受光器302と同じ距離の位置に焦平面303を配置している。設計理論1で示したように本発明の一つの形態に係る集光追尾光電変換装置のコンセプトには高い光学効率ηoptと長い焦点距離fが望ましい。したがって、光学効率ηoptと焦点距離fについて分析した。 This model includes a spherical outermost layer transparent portion made of PMMA and a spherical innermost layer transparent portion made of silicon. Three-dimensional ray tracing was performed using commercially available software (Light Research Tools 8.5.0 from Optical Research Associates) in which the wavelength dependence of Fresnel reflection loss and refractive index was considered for the entire solar spectral range. The outermost layer radius rout was fixed at 5 mm, and the innermost layer radius rcore was varied between 0 and 5 mm. In this model, a light receiver 302 and a focal plane 303 are arranged facing the light source 301. Regarding the focal distance f, that is, the distance between the light receiver, the spherical layer structure lens 10 and the light receiver 302, the position of the light receiver 302 showing the highest optical efficiency is searched by moving the light receiver 302, and the focal distance is obtained. . Further, a focal plane 303 is disposed at the same distance as the light receiver 302 in order to confirm the behavior of the light beam. As shown in the design theory 1, high optical efficiency ηopt and a long focal length f are desirable for the concept of the condensing tracking photoelectric conversion device according to one embodiment of the present invention. Therefore, the optical efficiency ηopt and the focal length f were analyzed.

33に各最内層半径rcoreに対する最も高い光学効率値ηopt及び焦点距離fを示す。 rcore=0及び5mmは、レンズがそれぞれPMMAおよびsiliconeからなる単一構造の球状レンズであることを示す。この結果は、rcore=3.41mmで最も高い光学効率(76%)及び、より長い焦点距離(f/rout=6.99/5=1.4)を実行する最良の設計点が得られることを示す。図30によれば、この設計構成によってΘ=44°を達成することができる。対して、rcore=0mm、すなわち、全球がPMMAの際に光学効率は73%であり、rcore=3.41mmの性能に対してrcore=5mm、すなわち、全球がシリコーン製の際には光学効率は67%である。rcore=3.41mmに対して88%である。このことは、電磁波を90%程度通過させないと、物質によるロスが大きくなるため光学効率が低下し、発明の効果が薄れることを示す。これらの結果は単一構造の球状レンズと比べて、本発明の球状層構造集光レンズの利点を示している。 FIG. 33 shows the highest optical efficiency value ηopt and focal length f for each innermost layer radius rcore. rcore = 0 and 5 mm indicate that the lens is a single structure spherical lens consisting of PMMA and silicone, respectively. The result is that the best design point to achieve the highest optical efficiency (76%) and longer focal length (f / rout = 6.9 / 5/5 = 1.4) at rcore = 3.41 mm. Indicates. According to FIG. 30 , Θ = 44 ° can be achieved by this design configuration. In contrast, when rcore = 0 mm, that is, when the whole ball is PMMA, the optical efficiency is 73%, and when rcore = 3.41 mm, rcore = 5 mm, ie, when the whole ball is made of silicone, the optical efficiency is 67%. rcore = 88% for 3.41 mm. This indicates that unless about 90% of electromagnetic waves are allowed to pass through, the loss due to the substance increases, so that the optical efficiency is lowered and the effect of the invention is reduced. These results show the advantages of the spherical layer structure condenser lens of the present invention compared to the single structure spherical lens.

34はrcore=0,3.41,5mmの3つの設計における光線の挙動を示す。図34(a)及び(c)の単一構造の球状レンズの場合、レシーバーの外側に球面収差を示す多くの光線が漏れている。対照的に図34(b)の最良の設計ケースでは球面収差が著しく減少している。この傾向は図35によっても明確に示されている。図35は焦平面303における光線の広がりである。焦点は図35(b)の最良の設計ケースの場合、最も鮮明である。 FIG. 34 shows the behavior of the light beam in three designs with rcore = 0, 3.41 and 5 mm. In the case of the spherical lens having a single structure shown in FIGS. 34 (a) and (c), many light rays exhibiting spherical aberration leak outside the receiver. In contrast, in the best design case of FIG. 34 (b), the spherical aberration is significantly reduced. This trend is clearly shown by Figure 35. FIG. 35 shows the spread of light rays in the focal plane 303. The focus is sharpest in the best design case of FIG. 35 (b).

<結果>
球状最内層透明部に低い屈折率材料を使用した2層における球状層構造集光レンズにおいて、2層の下位面でのフレネル反射損失は増加するが、焦点位置での光学効率が良く、焦点距離は長くなり、最大許容角は広がることが示された。長焦点距離と広い最大許容角は、集光追尾光電変換装置をなすうえで優れた特性である。
<Result>
In a two-layer spherical layer structure condensing lens using a low refractive index material for the spherical innermost layer transparent part, the Fresnel reflection loss at the lower surface of the two layers increases, but the optical efficiency at the focal position is good, and the focal length It is shown that the maximum allowable angle is widened. A long focal length and a wide maximum allowable angle are excellent characteristics for forming a condensing tracking photoelectric conversion device .

[設計理論3]
<背景>
設計理論2で示したように、2層球状層構造集光レンズにおいて、集光倍率Cが100倍の条件において、最外層半径rout5mmに対して、最内層半径rcore3.41mmの地点において、球面収差を相殺する特異点が存在することが示された。
[Design theory 3]
<Background>
As shown in the design theory 2, in a two-layer spherical layer structure condensing lens, spherical aberration at a point of the innermost layer radius rcore of 3.41 mm with respect to the outermost layer radius rout of 541 mm under the condition that the condensing magnification C is 100 times. It was shown that there exists a singularity that offsets.

<目的>
本発明の実施形態の一つに係る球状層構造集光レンズの目的は光の集光であり、集光倍率Cがどのように設定できるのは重要な要素である。設計理論3において、どのような集光倍率Cの場合に球面収差を相殺する特異点が発生するのかを確かめる。
<Purpose>
The purpose of the spherical layer structure condensing lens according to one embodiment of the present invention is to collect light, and it is an important factor how the condensing magnification C can be set. In design theory 3, it is ascertained at what condensing magnification C the singular point that cancels the spherical aberration occurs.

<方法及び結果>
光学シミュレーション条件はほぼ設計理論2と同じで、受光器半径を走査する。
光学シミュレーション条件を下記に示す。
最外層屈折率(nout):1.4956@550nm(PMMA)
最内層屈折率(ncore):1.4215@550nm(silicone)
最外層半径(rcore):5mm
最内層半径(rout):0−5mm
受光器半径:(rreceive)0.1−4mm
集光倍率(C):1.6−10000倍
光線スペクトル:エアマス1.5D(280−4000nm)
<Method and results>
The optical simulation conditions are almost the same as in design theory 2, and the receiver radius is scanned.
The optical simulation conditions are shown below.
Outermost layer refractive index (nout): 1.49556@550 nm (PMMA)
Innermost layer refractive index (ncore): 1.4215@550 nm (silicone)
Outermost layer radius (rcore): 5mm
Inner layer radius (rout): 0-5 mm
Receiver radius: (receive) 0.1-4 mm
Condensing magnification (C): 1.6-10000 times light spectrum: Air mass 1.5D (280-4000 nm)

このモデルは、PMMA製の球状最外層透明部とsilicone製の球状最内層透明部を備えている。フレネル反射損失及び、屈折率の波長依存性が太陽スペクトル範囲全体について考慮されている市販のソフトウェア(Optical Research Associates製 LightTools8.5.0)を使用して3次元光線追跡を行った。最外層半径routは5mmに固定され、最内層半径rcoreは0〜5mmの間で変化させた。このモデルにおいて、最良の焦点距離f、すなわち受光器半径位置について、受光器位置を動かし、最も高い光学効率を示す受光器位置の探索を行った。実験2に加えて、受光器半径rreceiveを走査し、各受光器半径rreceiveにおいて、最も高い光学効率ηoptをなす焦点距離fと最内層半径rcoreの探索を行った。集光倍率Cは(最外層半径rout/最内層半径rreceive)^2の式で求めた。また、最内層半径rcoreの結果は、最外層半径routで正規化した正規化最内層半径(rcore/rout)で示した。 This model includes a spherical outermost layer transparent portion made of PMMA and a spherical innermost layer transparent portion made of silicon. Three-dimensional ray tracing was performed using commercially available software (Light Research Tools 8.5.0 from Optical Research Associates) in which the wavelength dependence of Fresnel reflection loss and refractive index was considered for the entire solar spectral range. The outermost layer radius rout was fixed at 5 mm, and the innermost layer radius rcore was varied between 0 and 5 mm. In this model, for the best focal length f, that is, the radial position of the light receiver, the light receiver position was moved, and the light receiver position showing the highest optical efficiency was searched. In addition to Experiment 2, the light receiver radius rreceive was scanned to search for the focal length f and innermost layer radius rcore forming the highest optical efficiency ηopt at each light receiver radius rreceive. The condensing magnification C was calculated by the equation (outermost layer radius rout / innermost layer radius rreceive) ^ 2. The result of the innermost layer radius rcore is indicated by a normalized innermost layer radius (rcore / rout) normalized by the outermost layer radius rout.

36に各集光倍率Cにおける最も高い光学効率値ηopt及び正規化最内層半径rcore/routを示す。集光倍率Cが25倍以下の場合は、正規化最内層半径rcore/routが100%の地点が最も高い性能をなしている。すなわち、1層構造が最も高い光学効率をなすということである。集光倍率Cが25倍を超えるとおおよそ正規化最内層半径rcore/routが70%程度の2層球層構造レンズが最も高い光学効率ηoptを示す。また、集光倍率Cが277.8倍以上の場合では光学効率ηoptが70%を切るようになってくる。ここから言えるのは球状層構造集光レンズが適切なのは数百倍以下の集光倍率の場合であり、集光倍率が高くなると収差の相殺が追い付かなくなってきて光学効率ηoptが低下するということである。 FIG. 36 shows the highest optical efficiency value ηopt and the normalized innermost layer radius rcore / rout at each condensing magnification C. When the condensing magnification C is 25 times or less, the point where the normalized innermost layer radius rcore / rout is 100% has the highest performance. That is, the single-layer structure has the highest optical efficiency . When the condensing magnification C exceeds 25 times, a two-layer spherical layer structure lens having a normalized innermost layer radius rcore / rout of about 70% exhibits the highest optical efficiency ηopt. Further, when the light condensing magnification C is 277.8 times or more, the optical efficiency ηopt becomes less than 70%. It can be said from this that the condensing lens of the spherical layer structure is suitable when the condensing magnification is several hundred times or less, and when the condensing magnification becomes high, the cancellation of aberration cannot catch up and the optical efficiency ηopt decreases. is there.

37に各集光倍率cにおける最も高い光学効率ηopt及び正規化焦点距離f/routを示す。正規化焦点距離f/routは焦点距離fを最外層半径routで割った値である。正規化焦点距離f/routが1であるということは、球表面に最も光学効率が高い点が来るということである。図37のグラフによると集光倍率Cが25倍以下の場合は、図36で示したように1層構造球状レンズが高い光学効率ηoptを示すため、正規化焦点距離が1.08と球表面に近い。25倍を超えると図36で示したように2層固有層構造レンズのほうが光学効率で有利になってきており、かつ、正規化焦点距離も1.2を超え、集光倍率Cが増えるにしたがって正規化焦点距離f/routも伸びてくる。光学効率ηoptが70%を切る集光倍率Cが277.8倍地点では正規化焦点距離は1.578まで伸びる。 FIG. 37 shows the highest optical efficiency ηopt and normalized focal length f / rout at each condensing magnification c. The normalized focal length f / rout is a value obtained by dividing the focal length f by the outermost layer radius rout. A normalized focal length f / rout of 1 means that the point with the highest optical efficiency comes to the sphere surface. According to the graph of FIG. 37 , when the condensing magnification C is 25 times or less, as shown in FIG. 36 , the single-layer structure spherical lens exhibits a high optical efficiency ηopt. Close to. If it exceeds 25 times, as shown in FIG. 36 , the two-layer eigenlayer structure lens is advantageous in terms of optical efficiency, the normalized focal length exceeds 1.2, and the condensing magnification C increases. Therefore, the normalized focal length f / rout also increases. The normalized focal length extends to 1.578 when the light condensing magnification C at which the optical efficiency ηopt is less than 70% is 277.8 times.

<結果>
2層における球状層構造集光レンズにおいて、集光倍率は数十倍―数百倍において単層球状レンズに比べて高い性能を示す。集光追尾光電変換装置における光の集光倍率もこの集光倍率範囲であり、集光追尾光電変換装置に適した集光系であることを示す。
<Result>
In a two-layer spherical layer structure condensing lens, the condensing magnification is several tens to several hundreds of times, which shows higher performance than a single layer spherical lens. The light collection magnification of the light collecting and tracking photoelectric conversion device is also within this light collection magnification range, which indicates that the light collection system is suitable for the light collection and tracking photoelectric conversion device .

[設計理論4]
<背景>
設計理論2で示したように、2層球状層構造集光レンズにおいて、集光倍率Cが100倍の条件において、最外層半径rout5mmに対して、最内層半径rcore3.41mmの地点において、球面収差を相殺する特異点が存在することが示された。また、設計理論3で示したように、2層球層構造レンズは数十倍―数百倍において単層球状レンズより高い光学効率ηoptかつ、長い正規化焦点距離f/routを示すことを示した。
[Design theory 4]
<Background>
As shown in the design theory 2, in a two-layer spherical layer structure condensing lens, spherical aberration at a point of the innermost layer radius rcore of 3.41 mm with respect to the outermost layer radius rout of 541 mm under the condition that the condensing magnification C is 100 times. It was shown that there exists a singularity that offsets. Further, as shown in the design theory 3, it is shown that the double-layer spherical layer structure lens has a higher optical efficiency ηopt and a longer normalized focal length f / rout than the single-layer spherical lens at several tens to several hundreds. It was.

<目的>
本発明においてさらに適切な素材を探索するにあたって、最外層屈折率を1.5の架空の物質を用い、球状最内層透明部の屈折を架空の低屈折率物質を用いた場合に光学効率ηoptと正規化焦点距離f/routがどのようなふるまいをするかを確かめる。
<Purpose>
In searching for a more suitable material in the present invention, when an imaginary substance having an outermost layer refractive index of 1.5 is used, and when the refracting of the spherical innermost layer transparent part is used an imaginary low refractive index substance, the optical efficiency ηopt and It is ascertained how the normalized focal length f / rout behaves.

<方法及び結果>
光学シミュレーション条件はほぼ設計理論2、3と同じで、架空の屈折率物質を用いた場合の変化を確かめる。
光学シミュレーション条件を下記に示す。
最外層屈折率(nout):1.5
最内層屈折率(ncore):1.1−1.5
最外層半径(rcore):5mm
最内層半径(rout):0−5mm
受光器半径:(rreceive):0.5mm
集光倍率(C):100倍
光線スペクトル:589.3nm(ナトリウムD線)
<Method and results>
The optical simulation conditions are almost the same as those in Design Theories 2 and 3, and the change when an imaginary refractive index material is used is confirmed.
The optical simulation conditions are shown below.
Outermost layer refractive index (nout): 1.5
Innermost layer refractive index (ncore): 1.1-1.5
Outermost layer radius (rcore): 5mm
Inner layer radius (rout): 0-5 mm
Receiver radius: (receive): 0.5 mm
Condensing magnification (C): 100 times light spectrum: 589.3 nm (sodium D line)

設計理論2,3と同様に市販のソフトウェア(Optical Research Associates製 LightTools8.5.0)を使用して3次元光線追跡を行った。架空の屈折率物質を用いているためにフレネル反射損失は考慮しているが、物質自体の吸収、波長ごとの屈折率の変化は考慮しない。最外層半径routは5mmに固定され、最内層半径rcoreは0〜5mmの間で変化させた。このモデルにおいて、最良の焦点距離f、すなわち受光器半径位置について、受光器位置を動かし、最も高い光学効率を示す受光器位置の探索を行った。実験2に加えて、最内層屈折率を走査し、各最内層屈折率ncoreにおいて、最も高い光学効率ηoptをなす焦点距離fと球状最内層透明部rcoreの探索を行った。集光倍率Cは100倍で固定した。また、最内層半径rcoreの結果は、最外層半径routで正規化した正規化最内層半径(rcore/rout)で示した。 Three-dimensional ray tracing was performed using commercially available software (LightTools 8.5.0 manufactured by Optical Research Associates) in the same manner as Design Theories 2 and 3. Fresnel reflection loss is taken into account because of the use of an imaginary refractive index material, but the absorption of the material itself and the change in refractive index for each wavelength are not considered. The outermost layer radius rout was fixed at 5 mm, and the innermost layer radius rcore was varied between 0 and 5 mm. In this model, for the best focal length f, that is, the radial position of the light receiver, the light receiver position was moved, and the light receiver position showing the highest optical efficiency was searched. In addition to Experiment 2, the innermost layer refractive index was scanned, and the focal length f and the spherical innermost layer transparent portion rcore forming the highest optical efficiency ηopt were searched for each innermost layer refractive index ncore. The condensing magnification C was fixed at 100 times. The result of the innermost layer radius rcore is indicated by a normalized innermost layer radius (rcore / rout) normalized by the outermost layer radius rout.

38に各最内層屈折率ncoreにおける最も高い光学効率値ηopt及び正規化最内層半径rcore/routを示す。最内層屈折率ncoreと最外層屈折率noutとの差である屈折率差分ndiffが0.02以下の部分については光学効率ηoptが0.74,0.763とやや低い。屈折率差分ndiffが0.02である1.48になると、光学効率ηoptが0.806と程々高くなる。屈折率差分ndiffが0.04−0.07である1.46−1.43のときに、最も高い光学効率ηopt0.809を示す。屈折率差分ndiffが0.07をこえる1.43を超えてさらに低屈折率側の最内層屈折率ncoreにおいて、光学効率ηoptは低下していく。しかし、最内層屈折率ncoreが1.12における光学効率ηoptは71.3%と、幅広い最内層屈折率において高い光学効率ηoptが得られる。屈折率差分ndiffが大きいとフレネル反射損失が大きくなるため、光学効率ηoptが低下していることが考えられる。 FIG. 38 shows the highest optical efficiency value ηopt and the normalized innermost layer radius rcore / rout at each innermost layer refractive index ncore. For portions where the refractive index difference ndiff, which is the difference between the innermost layer refractive index ncore and the outermost layer refractive index nout, is 0.02 or less, the optical efficiency ηopt is slightly low at 0.74 and 0.763. When the refractive index difference ndiff is 1.48, which is 0.02, the optical efficiency ηopt is as high as 0.806. The highest optical efficiency ηopt 0.809 is shown when the refractive index difference ndiff is 1.46 to 1.43, which is 0.04 to 0.07. When the refractive index difference ndiff exceeds 1.43 exceeding 0.07, the optical efficiency ηopt decreases at the innermost layer refractive index ncore on the lower refractive index side. However, the optical efficiency ηopt at the innermost layer refractive index ncore of 1.12 is 71.3%, and a high optical efficiency ηopt is obtained at a wide innermost layer refractive index. When the refractive index difference ndiff is large, Fresnel reflection loss increases, and it is considered that the optical efficiency ηopt is reduced.

また、最内層屈折率ncoreと正規化最内層半径rcore/routとは比例関係にある。正規化最内層半径rcore/routは60%から90%の範囲にある。   The innermost layer refractive index ncore and the normalized innermost layer radius rcore / rout are in a proportional relationship. The normalized innermost layer radius rcore / rout is in the range of 60% to 90%.

39に各最内層屈折率ncoreにおける最も高い光学効率値ηopt及び正規化焦点距離f/rout、単球状レンズ焦点距離について、球半径で正規化した正規化単球状レンズ焦点距離fsingle/routとの関係を示す。 In FIG. 39 , the highest optical efficiency value ηopt at each innermost layer refractive index ncore, the normalized focal length f / rout, and the monospherical lens focal length with respect to the normalized monospherical lens focal length fsingle / rout normalized by the sphere radius. Show the relationship.

このことが示すのは、正規化焦点距離f/routは球状最内層透明部の屈折率が低いと焦点が伸びるということである。また、傾向として、単球状レンズ焦点距離の焦点距離と二層球状層構造集光レンズの焦点距離は比較的傾向が似ている。ここからも、2層球層構造レンズは単層球状レンズの焦点距離をベースとして球面収差を相殺することにより光学効率ηoptを向上させていることが言える。   This indicates that the normalized focal length f / rout extends when the refractive index of the spherical innermost layer transparent portion is low. In addition, as a tendency, the focal length of the single spherical lens focal length and the focal length of the two-layer spherical layer structure condensing lens are relatively similar. Also from this, it can be said that the two-layer spherical layer structure lens improves the optical efficiency ηopt by canceling the spherical aberration based on the focal length of the single-layer spherical lens.

<結果>
2層における球状層構造集光レンズにおいて、比較的屈折率差分ndiffが低いほうが高い光学効率ηoptが得られる。また、傾向として球状レンズの焦点距離と似たような傾向を示し、最内層屈折率ncoreが低いほど長い焦点距離を示す。
<Result>
In the two-layered spherical layer structure condensing lens, a higher optical efficiency ηopt is obtained when the refractive index difference ndiff is relatively low. Further, the tendency is similar to the focal length of the spherical lens, and the lower the innermost layer refractive index ncore, the longer the focal length.

[設計理論5]
<背景>
設計理論2で示したように、2層球状層構造集光レンズにおいて、集光倍率Cが100倍の条件において、最外層半径rout5mmに対して、最内層半径rcore3.41mmの地点において、球面収差を相殺する特異点が存在することが示された。さらに多層にすることにより性能が向上するかを図る。
[Design theory 5]
<Background>
As shown in the design theory 2, in a two-layer spherical layer structure condensing lens, spherical aberration at a point of the innermost layer radius rcore of 3.41 mm with respect to the outermost layer radius rout of 541 mm under the condition that the condensing magnification C is 100 times. It was shown that there exists a singularity that offsets. Furthermore, it is aimed at whether performance improves by making it multilayer.

<目的>
本発明において3層以上の構造を探索する。最外層半径と、中間層半径がどのようなふるまいをするかを確かめる。
<Purpose>
In the present invention, a structure having three or more layers is searched. Check how the outermost layer radius and the middle layer radius behave.

<方法及び結果>
光学シミュレーション条件はほぼ設計理論2、3と同じで、球状最外層透明部にpolystyrene、中間層透明部にPMMA、球状最内層透明部にsiliconeの3層構造用いた際の各半径と、焦点距離、光学効率の変化を確かめる。
光学シミュレーション条件を下記に示す。
最外層屈折率(nout):1.5959@550nm(polystyrene)
球状中間層透明部屈折率(以下中間層屈折率)(nmid):1.4956@550nm(PMMA)
最内層屈折率(ncore):1.4215@550nm(silicone)
最外層半径(rcore):5mm
中間層半径(rmid):0−5mm
最内層半径(rout):0−rmidmm
受光器半径(rreceive):0.5mm
集光倍率(C):100倍
光線スペクトル:エアマス1.5D(280−4000nm)
<Method and results>
The optical simulation conditions are almost the same as in Design Theories 2 and 3, and each radius and focal length when using a three-layer structure of polystyrene for the spherical outermost transparent part, PMMA for the intermediate transparent part, and silicone for the spherical inner transparent part. Check for changes in optical efficiency.
The optical simulation conditions are shown below.
Outermost layer refractive index (nout): 1.5959@550 nm (polystyrene)
Spherical intermediate layer transparent part refractive index (hereinafter referred to as intermediate layer refractive index) (nmid): 1.49556@550 nm (PMMA)
Innermost layer refractive index (ncore): 1.4215@550 nm (silicone)
Outermost layer radius (rcore): 5mm
Intermediate layer radius (rmid): 0-5mm
Innermost layer radius (rout): 0-rmidmm
Receiver radius (receive): 0.5 mm
Condensing magnification (C): 100 times light spectrum: Air mass 1.5D (280-4000 nm)

このモデルは、polystyrene製の球状最外層透明部とPMMA製の球状中間層透明部とsilicone製の球状最内層透明部を備えている。フレネル反射損失及び、屈折率の波長依存性が太陽スペクトル範囲全体について考慮されている市販のソフトウェア(Optical Research Associates製 LightTools8.5.0)を使用して3次元光線追跡を行った。最外層半径routは5mmに固定され、中間層半径rmidを0〜5mmの間で変化させ、さらに球状最内層透明部rcoreを0mmから中間層半径rmidまでの範囲で変化させた。このモデルにおいて、最良の焦点距離f、すなわち受光器半径位置について、受光器位置を動かすことにより最も高い光学効率を示す受光器位置の探索を行った。また、結果については中間層半径rmidも、最内層半径rcoreも正規化して示している。 This model has a spherical outermost layer transparent portion made of polystyrene, a spherical intermediate layer transparent portion made of PMMA, and a spherical innermost layer transparent portion made of silicon. Three-dimensional ray tracing was performed using commercially available software (Light Research Tools 8.5.0 from Optical Research Associates) in which the wavelength dependence of Fresnel reflection loss and refractive index was considered for the entire solar spectral range. The outermost layer radius rout was fixed at 5 mm, the intermediate layer radius rmid was changed between 0 and 5 mm, and the spherical innermost layer transparent portion rcore was changed in the range from 0 mm to the intermediate layer radius rmid. In this model, for the best focal length f, that is, the light receiver radial position, the light receiver position showing the highest optical efficiency was searched by moving the light receiver position. Further, the results are shown by normalizing the intermediate layer radius rmid and the innermost layer radius rcore.

40に各正規化中間層半径rmid/routにおける最も高い光学効率ηopt及び正規化最内層半径rcore/routを示す。この結果は4つの部分に分かれているが、おおむね2層球層構造レンズに近しい結果が望ましいというものである。 FIG. 40 shows the highest optical efficiency ηopt and normalized innermost layer radius rcore / rout at each normalized intermediate layer radius rmid / rout. Although this result is divided into four parts, it is generally desirable that the result be close to that of a two-layer spherical layer structure lens.

(i)まず、正規化中間層半径rmid/routが、1〜0.7の範囲においては、正規化球状最内層中間部半径rcore/routがほぼ0.682−0.698の間で一定である。これは、正規化中間層半径が1〜0.7の範囲において球状中間層透明部と球状最内層透明部の境界部分が球面収差を相殺する役割をしており、球状最外層透明部と球状中間層透明部の境界部分ではほぼ光学効率ηoptに影響を及ぼさないということである。 (I) First, when the normalized intermediate layer radius rmid / rout is in the range of 1 to 0.7, the normalized spherical innermost layer intermediate portion radius rcore / rout is constant between approximately 0.682 and 0.698. is there. This is because the boundary part between the spherical intermediate layer transparent part and the spherical innermost layer transparent part cancels out spherical aberration in the range of the normalized intermediate layer radius of 1 to 0.7, and the spherical outermost layer transparent part and spherical This means that the optical efficiency ηopt is hardly affected at the boundary portion of the intermediate transparent portion.

(ii)次に、正規化中間層半径rmid/routが、0.68〜0.58の範囲においては、正規化最内層半径rcore/routが0−0.02の間である。この結果は、正規化中間層半径が0.68〜0.58の範囲においては、球状最外層透明部と球状中間層透明部の境界部分が球面収差を相殺する役割をしており、球状中間層透明部と球状最内層透明部の境界部分ではほぼ光学効率ηoptに影響を及ぼさないということである。 (Ii) Next, when the normalized intermediate layer radius rmid / rout is in the range of 0.68 to 0.58, the normalized innermost layer radius rcore / rout is between 0 and 0.02. This result shows that when the normalized intermediate layer radius is in the range of 0.68 to 0.58, the boundary portion between the spherical outermost layer transparent portion and the spherical intermediate layer transparent portion plays a role of canceling out spherical aberration. This means that the optical efficiency ηopt is not substantially affected at the boundary between the layer transparent portion and the spherical innermost layer transparent portion.

(iii)次に、正規化球状中間層部半径rmid/routが、0.56〜0.26の範囲においては、正規化球状最内層中間部半径rcore/routが正規化球状中間層部屈折率nmid/routと同一値を取る。この結果は球面収差を相殺する半径より正規化中間層半径が小さくなっているため、球面収差を相殺する働きがないこと。また、球状中間層透明部が事実上ない状態を示していることである。 (Iii) Next, when the normalized spherical intermediate layer radius rmid / rout is in the range of 0.56 to 0.26, the normalized spherical innermost layer intermediate radius rcore / rout is the normalized spherical intermediate layer refractive index. Takes the same value as nmid / rout. This result shows that the normalized intermediate layer radius is smaller than the radius that cancels out spherical aberration, so it does not work to cancel out spherical aberration. Moreover, it is showing that there is virtually no spherical intermediate layer transparent part.

(iv)最後に、正規化球状中間層部半径rmid/routが、0〜0.24の範囲においては、正規化球状最内層中間部半径rcore/routが0−0.02の間である。この結果は(iii)と同様に球面収差を相殺する半径より正規化中間層半径が小さくなっているため、球面収差を相殺する働きがないこと。また、球状最内層透明部が事実上ない状態を示していることである。 (Iv) Finally, when the normalized spherical intermediate layer radius rmid / rout is in the range of 0 to 0.24, the normalized spherical innermost layer intermediate radius rcore / rout is between 0 and 0.02. This result shows that the normalized intermediate layer radius is smaller than the radius for canceling spherical aberration, as in (iii), and therefore has no function of canceling spherical aberration. Moreover, it is showing that the spherical innermost layer transparent portion is virtually absent.

41に各正規化中間層半径rmid/routにおける最も高い光学効率値ηopt及び正規化焦点距離f/routを示す。各正規化中間層半径rmid/routが0.58−1の範囲で正規化焦点距離f/routが1.254以上の高い値と光学効率ηoptが63%以上の結果が得られる。この結果は、(i),(ii)において球面収差を相殺する構造がなせていることを示す。 FIG. 41 shows the highest optical efficiency value ηopt and normalized focal length f / rout at each normalized intermediate layer radius rmid / rout. As a result, each normalized intermediate layer radius rmid / rout is in the range of 0.58-1, and the normalized focal length f / rout is a high value of 1.254 or more and the optical efficiency ηopt is 63% or more. This result shows that (i) and (ii) have a structure that cancels out spherical aberration.

42に、各正規化中間層半径rmid/routが0.8の時の、正規化最内層半径rcore/routと、正規化焦点距離f/routと、光学効率ηoptの結果を示す。この結果によると、最内層透明部半径rcore/rout=0.688において、光学効率ηopt=75.5%、正規化焦点距離f/rout=1.45が得られている。また、最内層透明部半径rcore/rout=0.688近辺においても光学効率が高い部分が広がっている。 FIG. 42 shows the results of normalized innermost layer radius rcore / rout, normalized focal length f / rout, and optical efficiency ηopt when each normalized intermediate layer radius rmid / rout is 0.8. According to this result, the optical efficiency ηopt = 75.5% and the normalized focal length f / rout = 1.45 are obtained at the innermost transparent layer radius rcore / rout = 0.688. In addition, a portion with high optical efficiency spreads in the vicinity of the innermost transparent layer radius rcore / rout = 0.688.

<結論>
3層球状層構造集光レンズについても球面収差を相殺する構造がなせることが示された。さらに多層においてもおおよそ似たような形になることが見込まれる。低屈折率素材は液体であることが多いため、別途液体低屈折率素材をくるむ球状中間層透明部を設け、その外に球状最外層透明部を設ける構造にすることも可能だと思われる。
<Conclusion>
It was shown that a three-layer spherical layer structure condensing lens can also have a structure that cancels out spherical aberration. Furthermore, it is expected that the shape will be similar in multilayer. Since the low refractive index material is often a liquid, it may be possible to provide a structure in which a spherical intermediate layer transparent portion that encloses a liquid low refractive index material is provided and a spherical outermost layer transparent portion is provided outside the spherical intermediate layer transparent portion.

本発明は、限られた土地面積において太陽光発電と農地などの他の太陽光利用を両立する手段、および、面積対高発電量をなす手段として有望である。散乱光は透過しながらも、直達光を集光して高効率に電気に変換でき、従来PVモジュールと比較して、日射透過量に対する発電量の比率が高い。従来集光追尾光電変換装置に対しても薄型構造がなせるためため、窓や壁面など開放感がありつつ適度な光のカットができるという特性があり、産業上の利用価値及び産業上利用できる可能性が非常に高い。 The present invention is promising as means for achieving both solar power generation and other use of sunlight such as farmland in a limited land area, and means for achieving a large amount of power generation over an area. While the scattered light is transmitted, the direct light can be condensed and converted into electricity with high efficiency, and the ratio of the power generation amount to the solar radiation transmission amount is higher than that of the conventional PV module. Since the conventional light-condensing tracking photoelectric conversion device can be made thin, it has the characteristic of being able to cut light moderately while having a feeling of opening, such as windows and walls, and can be used industrially and industrially. Very likely.

10(10a〜10c) 球状層構造集光レンズ
11 球状最外層透明部
12 球状最内層透明部
13 球状中間層透明部
14 筒状空間
20(20a〜20d) 球状層構造集光レンズ塊
30(30a〜30j) 集光光電変換パネル
40 光電変換パネル
50 セルパッケージ
100(100a〜100d) 追尾機構
110(110a〜110f)A駆動機構
111 第1滑りねじ(第1駆動部)
112(112a,112b)第1可動支持部
121 第2滑りねじ(第2駆動部)
122(122a,122b)第2可動支持部
129 A移動部
130(130a,131b) B駆動機構
131 第3滑りねじ(第3駆動部)
139 B移動部
10 (10a to 10c) Spherical layer structure condensing lens 11 Spherical outermost layer transparent part 12 Spherical innermost layer transparent part 13 Spherical intermediate layer transparent part 14 Cylindrical space 20 (20a to 20d) Spherical layer structure condensing lens block 30 (30a 30j) Condensing photoelectric conversion panel 40 Photoelectric conversion panel 50 Cell package 100 (100a to 100d) Tracking mechanism 110 (110a to 110f) A drive mechanism 111 First sliding screw (first drive unit)
112 (112a, 112b) 1st movable support part 121 2nd sliding screw (2nd drive part)
122 (122a, 122b) 2nd movable support part 129 A moving part 130 (130a, 131b) B drive mechanism 131 3rd slide screw (3rd drive part)
139 B moving part

Claims (28)

90%以上の電磁波を透過する球状最外層透明部と
90%以上の電磁波を透過し、
前記球状最外層透明部より0.02以上屈折率が低く、
屈折率が1.48以下で、
前記球状最外層透明部半径の60%以上90%以下の半径を持ち、
球面収差を相殺する屈折率と半径を持つ球状最内層透明部からなる
球状層構造集光レンズ。
Spherical outermost layer transparent part that transmits 90% or more of electromagnetic waves and 90% or more of electromagnetic waves are transmitted,
The refractive index is 0.02 or more lower than the spherical outermost transparent portion,
Refractive index is 1.48 or less,
Having a radius of 60% or more and 90% or less of the spherical outermost layer transparent portion radius,
A spherical layer structure condensing lens comprising a spherical innermost layer transparent portion having a refractive index and a radius to cancel spherical aberration.
前記球状最外層透明部と前記球状最内層透明部の中間に
90%以上の電磁波を透過する1層または複数層の球状中間層透明部を有することを特徴とする、
請求項1に記載の球状層構造集光レンズ。
It has one or more spherical intermediate layer transparent parts that transmit 90% or more of electromagnetic waves between the spherical outermost layer transparent part and the spherical innermost layer transparent part,
The spherical layer structure condensing lens according to claim 1.
前記球状最外層透明部として90%以上のミリ波を透過する球状最外層ミリ波透明部と
前記球状最内層透明部として90%以上のミリ波を透過し、
前記球状最外層ミリ波透明部より0.02以上屈折率が低く、
屈折率が1.48以下で、
前記球状最外層ミリ波透明部半径の60%以上90%以下の半径を持ち、
球面収差を相殺する屈折率と半径を持つ球状最内層ミリ波透明部からなることを特徴とする、
請求項1に記載の球状層構造集光レンズ。
90% or more millimeter waves are transmitted as the spherical outermost layer transparent portion and the spherical outermost layer transparent portion that transmits 90% or more millimeter waves as the spherical outermost transparent portion,
The refractive index is 0.02 or more lower than the spherical outermost millimeter wave transparent part,
Refractive index is 1.48 or less,
Having a radius of 60% or more and 90% or less of the radius of the spherical outermost millimeter wave transparent portion,
It consists of a spherical innermost layer millimeter wave transparent part having a refractive index and a radius that cancels out spherical aberration,
The spherical layer structure condensing lens according to claim 1.
前記球状最外層ミリ波透明部と前記球状最内層ミリ波透明部の中間に
90%以上のミリ波を透過する1層または複数層の球状中間層ミリ波透明部を有することを特徴とする、
請求項3に記載の球状層構造集光レンズ。
The spherical outermost layer millimeter wave transparent part and the spherical innermost layer millimeter wave transparent part have one or more spherical intermediate layer millimeter wave transparent parts that transmit millimeter waves of 90% or more,
The spherical layer structure condensing lens according to claim 3.
前記球状最外層透明部について90%以上の可視光、または赤外線、または紫外線を透過する球状最外層可視光透明部と
前記球状最内層透明部について
90%以上の可視光、または赤外線、または紫外線を透過し、
前記球状最外層可視光透明部より0.02以上屈折率が低く、
屈折率が1.48以下で、
前記球状最外層可視光透明部半径の60%以上90%以下の半径を持ち、
球面収差を相殺する屈折率と半径を持つ球状最内層可視光透明部からなることを特徴とする
請求項1に記載の球状層構造集光レンズ。
The spherical outermost layer transparent portion has 90% or more visible light, infrared rays, or ultraviolet rays, and the spherical outermost layer visible light transparent portion and the spherical innermost layer transparent portion have 90% or more visible light, infrared rays, or ultraviolet rays. Transparent,
0.02 or more lower refractive index than the spherical outermost visible light transparent part,
Refractive index is 1.48 or less,
The spherical outermost layer has a radius of 60% to 90% of the visible light transparent portion radius,
2. The spherical layer structure condensing lens according to claim 1, comprising a spherical innermost visible light transparent portion having a refractive index and a radius to cancel spherical aberration.
前記球状最外層可視光透明部と前記球状最内層可視光透明部の中間に
90%以上の可視光、または赤外線、または紫外線を透過する1層または複数層の球状中間層可視光透明部を有することを特徴とする、
請求項5に記載の球状層構造集光レンズ。
Between the spherical outermost visible light transparent portion and the spherical innermost visible light transparent portion, there is one or more spherical intermediate layer visible light transparent portions that transmit 90% or more of visible light, infrared light, or ultraviolet light. It is characterized by
The spherical layer structure condensing lens according to claim 5.
前記球状最内層透明部に
シリコーン樹脂、水、アルコール、カルボン酸類、ニトリル化合物、エーテル類、エステル類、フッ化アルカリ金属、フッ化アルカリ土類金属、フルオロカーボン液、フッ素樹脂、エアロゲルの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする、
請求項1〜6のいずれか一つに記載の球状層構造集光レンズ
At least one of silicone resin, water, alcohol, carboxylic acid, nitrile compound, ethers, esters, alkali metal fluoride, alkaline earth metal fluoride, fluorocarbon liquid, fluororesin, and airgel is formed on the spherical innermost layer transparent portion. Including one,
The spherical layer structure condensing lens as described in any one of Claims 1-6.
前記球状最内層透明部から
前記球状中間層透明部又は前記球状最外層透明部に向かって少なくとも1本以上の筒状空間を有することを特徴とする、
請求項1〜7のいずれか一つに記載の球状層構造集光レンズ
It has at least one cylindrical space from the spherical innermost layer transparent part toward the spherical intermediate layer transparent part or the spherical outermost layer transparent part,
The spherical layer structure condensing lens as described in any one of Claims 1-7.
前記筒状空間内に圧力吸収部品を有することを特徴とする、
請求項1〜8のいずれか1つに記載の球状層構造集光レンズ
It has a pressure absorbing component in the cylindrical space,
The spherical layer structure condensing lens as described in any one of Claims 1-8.
前記球状層構造集光レンズを2つ以上用い、
前記球状層構造集光レンズ中心部の高さが同じになるように板状に接合されていることを特徴とする、
請求項1〜9のいずれか1つに記載の球状層構造レンズ塊
Two or more spherical layer structure condensing lenses are used,
It is characterized by being joined in a plate shape so that the height of the central part of the spherical layer structure condensing lens is the same,
The spherical layer structure lens mass as described in any one of Claims 1-9.
前記球状層構造集光レンズを6つ以上用い、
板状、かつ、ハニカム状に配置されていることを特徴とする、
請求項10に記載の球状層構造レンズ塊
Using 6 or more of the spherical layer structure condensing lenses,
It is arranged in a plate shape and a honeycomb shape,
The spherical layer structure lens block according to claim 10.
前記球状層構造集光レンズを4つ以上用い、
板状、かつ、格子状に配置されていることを特徴とする、
請求項10に記載の球状層構造レンズ塊
Using four or more spherical layer structure condensing lenses,
It is arranged in a plate shape and a lattice shape,
The spherical layer structure lens block according to claim 10.
ベース部と、
1つの球状集光レンズ、または、2つ以上の球状集光レンズを前記球状レンズ中心部の高さが同じになるように板状に接合した球状層構造レンズ塊と
追尾機構と、
光電変換パネルを備え、
前記光電変換パネルは、
単数、または複数の第1光電変換セルと、
光電変換セル支持台と、
前記光電変換セル支持台の表面の一部に設けられ、前記第1光電変換セルに電気的に接続可能な回路からなり、
前記追尾機構を介して前記光電変換パネルと前記球状レンズ塊が、
前記球状レンズ塊内の複数の球状レンズの焦点の位置に、前記複数の第1光電変換セルが配置されるように
相対的に動作することを特徴とする集光追尾光電変換装置。
A base part;
One spherical condenser lens, or two or more spherical condenser lenses joined in a plate shape so that the height of the central part of the spherical lens is the same, and a tracking mechanism, and a tracking mechanism;
With a photoelectric conversion panel,
The photoelectric conversion panel is
One or a plurality of first photoelectric conversion cells;
A photoelectric conversion cell support;
It is provided on a part of the surface of the photoelectric conversion cell support, and consists of a circuit that can be electrically connected to the first photoelectric conversion cell,
Through the tracking mechanism, the photoelectric conversion panel and the spherical lens block are
The condensing and tracking photoelectric conversion device that operates relatively so that the plurality of first photoelectric conversion cells are arranged at the focal positions of the plurality of spherical lenses in the spherical lens block.
前記球状層構造レンズ塊は、
請求項10〜12のいずれか一つに記載の前記球状層構造集光レンズ塊からなることを特徴とする、
請求項13に記載の集光追尾光電変換装置。
The spherical layer structure lens block,
It consists of the spherical layer structure condenser lens block according to any one of claims 10 to 12,
The condensing tracking photoelectric conversion device according to claim 13.
前記追尾機構は
前記ベース部の上に配置され、前記ベース部に設けられたA駆動機構と、
前記A駆動機構によって前記ベース面の水平方向に移動可能なA移動部と、
前記ベース部の上に配置され、前記ベース部に設けられたB駆動機構と、
前記B駆動機構によって前記ベース部の垂直方向に移動可能なB移動部を備え、
前記A駆動機構は、
前記A移動部を前記ベース部の上に支持するための第1可動支持部及び第2可動支持部と、
前記第1可動支持部を第1方向に移動させる第1駆動部と、前記第2可動支持部を前記第1方向に対して垂直方向である第2方向に移動させる第2駆動部とを含み、
前記A移動部の上には少なくとも1つ以上の前記光電変換パネルが配置され、
前記B移動部には前記球状層構造集光レンズ、または、前記球状層構造集光レンズ塊が配置されることを特徴とする、
請求項13又は14に記載の集光追尾光電変換装置
The tracking mechanism is disposed on the base portion, and an A drive mechanism provided on the base portion;
An A moving part movable in the horizontal direction of the base surface by the A driving mechanism;
A B drive mechanism disposed on the base portion and provided on the base portion;
A B moving unit movable in the vertical direction of the base unit by the B driving mechanism;
The A drive mechanism is
A first movable support portion and a second movable support portion for supporting the A moving portion on the base portion;
A first drive unit that moves the first movable support unit in a first direction; and a second drive unit that moves the second movable support unit in a second direction that is perpendicular to the first direction. ,
At least one or more photoelectric conversion panels are disposed on the A moving part,
In the B moving part, the spherical layer structure condenser lens or the spherical layer structure condenser lens block is arranged,
The condensing tracking photoelectric conversion device according to claim 13 or 14.
前記第1駆動部は、前記第1方向に延びる第1移動軸と、前記第1移動軸に沿って前記第1可動支持部を移動させるための駆動装置とを含み、
前記第2駆動部は、前記第1方向に延びる第2移動軸と、前記第2移動軸に沿って前記第2可動支持部を移動させるための駆動装置とを含むことを特徴とする、
請求項15に記載の集光追尾光電変換装置。
The first drive unit includes a first movement axis extending in the first direction, and a drive device for moving the first movable support part along the first movement axis.
The second driving unit includes a second moving shaft extending in the first direction, and a driving device for moving the second movable support unit along the second moving shaft.
The condensing-tracking photoelectric conversion device according to claim 15.
前記第1駆動部は、回転部材及び直線移動部材を有し且つ前記回転部材の回転動作を前記直線移動部材の第1方向の直線動作に変換する変換機構と、回転部材に回転入力を加えるモータとを含み、
前記第1可動支持部は、前記第1駆動部における前記直線移動部材と共に移動するように該直線移動部材に取り付けられており、
前記第2駆動部は、回転部材及び直線移動部材を有し且つ前記回転部材の回転動作を前記直線移動部材の第2方向の直線動作に変換する変換機構と、回転部材に回転入力を加えるモータとを含み、
前記第2可動支持部は、前記第2駆動部における前記直線移動部材と共に移動するように該直線移動部材に取り付けられていることを特徴とする、
請求項15又は16に記載の集光型光電変換装置。
The first drive unit includes a rotation member and a linear movement member, and converts a rotation operation of the rotation member into a linear operation in the first direction of the linear movement member, and a motor that applies a rotation input to the rotation member. Including
The first movable support portion is attached to the linear movement member so as to move together with the linear movement member in the first drive unit,
The second drive unit includes a rotation member and a linear movement member, and converts a rotation operation of the rotation member into a linear operation in the second direction of the linear movement member, and a motor that applies a rotation input to the rotation member. Including
The second movable support part is attached to the linear movement member so as to move together with the linear movement member in the second drive part,
The condensing photoelectric conversion apparatus according to claim 15 or 16.
前記第1駆動部は、前記変換機構である前記第1方向に延びるねじ軸、ナット及びボールからなる滑りねじと、前記ナットが前記ねじ軸に沿って移動するように該ねじ軸を回転させるためのギア部及び該ギア部に接続されたモータとを含み、
前記第1可動支持部は、前記第1駆動部における前記ナットと共に移動するように該ナットに取り付けられており、
前記第2駆動部は、前記変換機構である前記第2方向に延びるねじ軸、ナット及びボールからなる滑りねじと、前記ナットが前記ねじ軸に沿って移動するように該ねじ軸を回転させるためのギア部及び該ギア部に接続されたモータとを含み、
前記第2可動支持部は、前記第2駆動部における前記ナットと共に移動するように該ナットに取り付けられていることを特徴とする、
請求項15〜17のいずれか1項に記載の集光型光電変換装置。

The first driving unit is a screw shaft that extends in the first direction as the conversion mechanism, a sliding screw that includes a nut and a ball, and a screw that rotates the screw shaft so that the nut moves along the screw shaft. And a motor connected to the gear portion,
The first movable support portion is attached to the nut so as to move together with the nut in the first drive portion,
The second drive unit is a screw shaft that extends in the second direction as the conversion mechanism, a sliding screw that includes a nut and a ball, and a screw shaft that rotates the screw shaft so that the nut moves along the screw shaft. And a motor connected to the gear portion,
The second movable support part is attached to the nut so as to move together with the nut in the second drive part,
The condensing photoelectric conversion apparatus according to any one of claims 15 to 17.

前記第1駆動部は、前記変換機構である前記第1方向に延びるラックギア及びピニオンギアからなるラックアンドピニオンと、前記ラックギアを前記第1方向に移動させるように前記ピニオンギアを回転させるためのモータとを含み、
前記第1可動支持部は、前記第1駆動部における前記ラックギアと共に移動するように該ラックギアに取り付けられており、
前記第2駆動部は、前記変換機構である前記第2方向に延びるラックギア及びピニオンギアからなるラックアンドピニオンと、前記ラックギアを前記第2方向に移動させるように前記ピニオンギアを回転させるためのモータとを含み、
前記第2可動支持部は、前記第2駆動部における前記ラックギアと共に移動するように該ラックギアに取り付けられていることを特徴とする、
請求項15〜18のいずれか1項に記載の集光型光電変換装置。
The first drive unit is a rack and pinion composed of a rack gear and a pinion gear extending in the first direction as the conversion mechanism, and a motor for rotating the pinion gear so as to move the rack gear in the first direction. Including
The first movable support portion is attached to the rack gear so as to move together with the rack gear in the first drive portion,
The second drive unit is a rack and pinion composed of a rack gear and a pinion gear extending in the second direction as the conversion mechanism, and a motor for rotating the pinion gear so as to move the rack gear in the second direction. Including
The second movable support part is attached to the rack gear so as to move together with the rack gear in the second drive part,
The condensing photoelectric conversion device according to any one of claims 15 to 18.
前記第1駆動部は、リニアモータAを含み、
前記第1可動支持部は、前記第1駆動部における前記リニアモータAと共に移動するように該リニアモータAに取り付けられており、
前記第2駆動部は、リニアモータBを含み、
前記第2可動支持部は、前記第2駆動部における前記リニアモータBと共に移動するように該リニアモータBに取り付けられていることを特徴とする、
請求項15〜19のいずれか1項に記載の集光追尾光電変換装置。
The first drive unit includes a linear motor A,
The first movable support portion is attached to the linear motor A so as to move together with the linear motor A in the first drive portion,
The second driving unit includes a linear motor B,
The second movable support part is attached to the linear motor B so as to move together with the linear motor B in the second drive part.
The condensing tracking photoelectric conversion apparatus according to any one of claims 15 to 19.
前記第1駆動部は、リニアモータAを含み、
前記第1可動支持部として、前記第1駆動部における前記リニアモータAと共に移動するように該リニアモータAに取り付けられた別のリニアモータCを含み、
前記第2駆動部は、リニアモータBを含み、
前記第2可動支持部として、前記第2駆動部における前記リニアモータBと共に移動するように該リニアモータBに取り付けられた別のリニアモータDを含むことを特徴とする、
請求項15〜19のいずれか1項に記載の集光追尾光電変換装置。

The first drive unit includes a linear motor A,
The first movable support portion includes another linear motor C attached to the linear motor A so as to move together with the linear motor A in the first drive portion,
The second driving unit includes a linear motor B,
The second movable support part includes another linear motor D attached to the linear motor B so as to move together with the linear motor B in the second drive part.
The condensing tracking photoelectric conversion apparatus according to any one of claims 15 to 19.

前記第1光電変換セルの各々は、前記光電変換セル支持台の表面上に分散的に配置され、
前記第1光電変換セルの総受光面積は、前記球状層構造レンズ塊の受光面面積の10%以下である、
前記光電変換パネルパネルを有することを特徴とする、
請求項13〜21のいずれか1つに記載の集光追尾光電変換装置
Each of the first photoelectric conversion cells is distributed on the surface of the photoelectric conversion cell support,
The total light receiving area of the first photoelectric conversion cell is 10% or less of the light receiving surface area of the spherical layer structure lens block,
It has the photoelectric conversion panel panel,
The condensing-tracking photoelectric conversion device according to any one of claims 13 to 21.
少なくとも前記ベース部と、前記光電変換セル支持台について
前記散乱光を透過する高透過板からなり、
前記高透過板は前記球状層構造レンズ塊によって集光された太陽光を受光して、該太陽光の少なくとも散乱光成分を透過することを特徴とする、
請求項13〜22のいずれか1つに記載の集光追尾光電変換装置。
About at least the base part and the photoelectric conversion cell support stand, comprising a high transmission plate that transmits the scattered light,
The high transmission plate receives sunlight collected by the spherical layer structure lens block, and transmits at least a scattered light component of the sunlight,
The condensing tracking photoelectric conversion device according to any one of claims 13 to 22.
前記光電変換パネルについて、
前記第1光電変換セルの下部、又は周辺部に
前記第1光電変換セルより大きく、
前記第1光電変換セルと異なる光電変換素材からなる第2光電変換セルを備える
前記光電変換パネルを有することを特徴とする、
請求項13〜23のいずれか1つに記載の集光追尾光電変換装置。
About the photoelectric conversion panel,
The lower part of the first photoelectric conversion cell, or the peripheral part is larger than the first photoelectric conversion cell,
It has the said photoelectric conversion panel provided with the 2nd photoelectric conversion cell which consists of a photoelectric conversion material different from the 1st photoelectric conversion cell,
The condensing-tracking photoelectric conversion device according to any one of claims 13 to 23.
前記第1光電変換セルに接する形で直上部に、第1光電変換セルとほぼ同等の大きさの接触面積を有する補助集光部品を設けることを特徴とする、
請求項13〜24のいずれか1つに記載の集光追尾光電変換装置。
An auxiliary condensing component having a contact area of approximately the same size as the first photoelectric conversion cell is provided immediately above the first photoelectric conversion cell.
The condensing-tracking photoelectric conversion device according to any one of claims 13 to 24.
前記集光追尾光電変換装置について、
第1光電変換セル、第2光電変換セルとしてそれぞれ、太陽電池セルを用いた
請求項13〜25のいずれか1つに記載の集光追尾太陽光発電装置。
About the condensing tracking photoelectric conversion device,
The concentrating tracking solar power generation device according to any one of claims 13 to 25, wherein solar cells are used as the first photoelectric conversion cell and the second photoelectric conversion cell, respectively.
前記集光追尾光電変換装置について、
第1光電変換セルとして、センサを用いた
請求項13〜25のいずれか1つに記載のLIDAR装置。
About the condensing tracking photoelectric conversion device,
The LIDAR device according to any one of claims 13 to 25, wherein a sensor is used as the first photoelectric conversion cell.
前記集光追尾光電変換装置について、
第1光電変換セルとして、光電変換受光器を用いた
請求項13〜25のいずれか1つに記載の光無線給電受光装置。
About the condensing tracking photoelectric conversion device,
The optical wireless power feeding and receiving device according to any one of claims 13 to 25, wherein a photoelectric conversion light receiver is used as the first photoelectric conversion cell.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6381413A (en) * 1986-09-26 1988-04-12 Canon Inc Spherical lens
JPS6396617A (en) * 1986-10-13 1988-04-27 Canon Inc Image pickup device
JP2000183645A (en) * 1998-12-18 2000-06-30 Toshiba Corp Antenna system
US20140076398A1 (en) * 2010-09-07 2014-03-20 Ben Gurion University Of The Negev Spherical gradient index (grin) lenses and their uses in solar concentration
WO2018079677A1 (en) * 2016-10-26 2018-05-03 株式会社サンマリオン Concentrated solar power generation device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8663027B2 (en) 2011-09-21 2014-03-04 Karsten Manufacturing Corporation Golf club face plates with internal cell lattices and related methods
JP6381413B2 (en) 2014-11-07 2018-08-29 キヤノン株式会社 Fixing apparatus and image forming apparatus including the fixing apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6381413A (en) * 1986-09-26 1988-04-12 Canon Inc Spherical lens
JPS6396617A (en) * 1986-10-13 1988-04-27 Canon Inc Image pickup device
JP2000183645A (en) * 1998-12-18 2000-06-30 Toshiba Corp Antenna system
US20140076398A1 (en) * 2010-09-07 2014-03-20 Ben Gurion University Of The Negev Spherical gradient index (grin) lenses and their uses in solar concentration
WO2018079677A1 (en) * 2016-10-26 2018-05-03 株式会社サンマリオン Concentrated solar power generation device

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