JP2023120951A - 集光レンズモジュール及び太陽光発電パネル - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構造で、発電効率を高めて太陽電池素子の使用面積を抑えることが可能な集光レンズモジュールを提供する。【解決手段】集光レンズモジュール１は、複数の逆錐台形状の集光レンズ１１（１０）と、集光された太陽光を太陽電池素子４０へ導くためのレンズ保持部材２０とを備えており、太陽電池素子を収納する収納体３０に組み付けられる。レンズ保持部材２０は、複数の集光レンズ１１をそれぞれ収容する複数のレンズ保持部２２と、レンズ保持部２２に収容された集光レンズ１１を太陽電池素子から離間させた位置で、収納体３０に組み付ける組み付け部２３とを有している。レンズ保持部２２は、集光レンズ１１の外周面に沿って傾斜し、当接するレンズ反射面を有し、当該レンズ反射面は、集光レンズ１１の外周面において入射面側の端部から出射面側の端部に至る位置まで、当該外周面に当接している。【選択図】図４

Description

本発明は、集光レンズモジュール及び太陽光発電パネルに係り、特に、複数の集光レンズと、複数の集光レンズを保持するレンズ保持部材とを備えた集光レンズモジュール及び太陽光発電パネルに関する。

従来、発電効率を高めるために、太陽光を集光する複数の集光レンズと、複数の集光レンズをそれぞれ保持し、集光レンズによって集光された太陽光を太陽電池素子へ導くためのレンズ保持板と、を備え、太陽電池素子（太陽電池セル）を収納する筐体に対して組み付けられる集光レンズモジュールが知られている。
当該集光レンズモジュールを利用することで、発電効率を高めて太陽電池素子の使用面積を抑えることが可能な太陽光発電パネルを実現することができる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の太陽光発電パネルは、複数のドーム型集光レンズと、当該集光レンズによって集光された太陽光を太陽電池素子へ導くための角錐形状のホモジナイザと、当該ホモジナイザによって導かれた太陽光を光電変換する太陽電池素子と、ドーム型集光レンズ、太陽電池素子及びホモジナイザを収容する筐体と、を備えている。
また、特許文献１に記載の太陽光発電装置は、上記太陽光発電パネルと、当該発電パネルを太陽に追尾させるように傾動させ、かつ、太陽の軌道に沿って旋回可能となるように支持する自動追尾装置と、を備えたものとなっている。

特開２０１２－２０４４７１号公報

ところで、特許文献１のような集光型の太陽光発電パネルでは、集光された太陽光を太陽電池素子へ導くために、集光レンズの入射面から入射した太陽光を出射面の向きへ好適に反射（全反射）させるように工夫し、また集光レンズ及び太陽電池素子を好適に位置決めするように組み付けることが求められていた。
また、集光によって発生する熱を拡散させるために、集光レンズの周りを放熱板等によって好適に覆うように工夫することが求められていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、シンプルな構造でありながら、発電効率を高めて太陽電池素子の使用面積を抑えることが可能な集光レンズモジュール及び太陽光発電パネルを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、集光レンズを利用するにあたって、従来よりも光反射効果及び放熱効果を高めるように工夫した集光レンズモジュール及び太陽光発電パネルを提供することにある。

前記課題は、本発明の集光レンズモジュールによれば、太陽光を集光するための複数の集光レンズと、複数の前記集光レンズをそれぞれ保持するとともに、前記集光レンズによって集光された太陽光を太陽電池素子へ導くためのレンズ保持部材と、を備え、前記太陽電池素子を収納する収納体に対して組み付けられる集光レンズモジュールであって、前記集光レンズは、凸状の入射面から出射面に向けて内側に傾斜する外周面を有する立体形状からなり、前記レンズ保持部材は、複数の前記集光レンズを並べるように位置決めし、位置決めされた複数の前記集光レンズをそれぞれ収容するように保持する複数のレンズ保持部と、複数の前記レンズ保持部とは異なる位置に設けられ、前記レンズ保持部に収容された前記集光レンズを前記太陽電池素子から所定距離離間させた位置で、前記収納体に設けられた被組み付け部に組み付けるための組み付け部と、を有し、前記レンズ保持部は、前記集光レンズの入射面から入射した太陽光を出射面の向きへ反射させるように前記集光レンズの外周面に沿って傾斜し、前記集光レンズの外周面に当接するレンズ反射面を有し、前記レンズ反射面は、前記集光レンズの外周面において前記入射面側の端部から前記出射面側の端部に至る位置まで、前記集光レンズの外周面に当接していること、により解決される。

上記構成により、シンプルな構造でありながら、発電効率を高めて太陽電池素子の使用面積を抑えることが可能な集光レンズモジュールを実現することができる。
詳しく述べると、レンズ保持部が、集光レンズの外周面に沿って傾斜し、集光レンズの外周面に当接するレンズ反射面を有しており、当該レンズ反射面が、集光レンズの外周面において入射面側の端部から出射面側の端部に至る位置まで、集光レンズの外周面に当接している。言い換えれば、レンズ反射面が、集光レンズの高さ方向において集光レンズの外周面の上端部から下端部に至るまで当接している。そのため、レンズ保持部（レンズ反射面）が、例えば集光レンズの外周面を略全面にわたって覆うことができ、集光された太陽光を好適に反射（全反射）させて出射面の向きへ導くことが可能となる。すなわち、従来よりも光反射効果を高めることができる。

このとき、前記集光レンズは、ドーム形状又は半球状の入射面を有し、逆錐台形状からなる集光レンズであって、複数の前記集光レンズは、水平方向に並ぶように配置され、隣り合う前記集光レンズが連結されて一体となって設けられ、前記レンズ保持部材は、一体となった複数の前記集光レンズを、前記集光レンズごとに収容するように保持し、それぞれの前記集光レンズに集光された太陽光を、それぞれ対応する太陽電池素子へ導くようにして前記収納体に組み付けられると良い。
上記構成により、ドーム形状（半球状）の入射面を有し、逆錐台形状からなる比較的大きな集光レンズをシンプルな配置で一体的に並べて、レンズ保持部材によって保持することができる。そして、それぞれの集光レンズに集光された太陽光を、それぞれの太陽電池素子へ導くことができる。

このとき、前記レンズ保持部材は、集光によって発生する熱を拡散させる金属製の放熱板によって形成され、プレート状に形成された本体部と、前記本体部の表面から下方側へ窪むように形成された筒状の前記レンズ保持部と、前記本体部の外縁から下方へ突出し、前記レンズ保持部を囲むように配置される前記組み付け部と、を有し、前記組み付け部は、前記レンズ保持部に対向する位置に配置され、前記集光レンズの外周面において前記入射面側の端部から前記出射面側の端部に至る位置まで上下方向に延びていると良い。
上記のように、放熱板によって形成されるレンズ保持部を有することで、従来よりも放熱効果を高めることができる。また、放熱板によって形成される組み付け部を有し、当該組み付け部が集光レンズを囲むように配置されているため、より一層放熱効果を高めることができる。

このとき、前記集光レンズの外周面又は前記レンズ反射面には、金属材料からなる光反射膜が略全面にわたって形成され、前記集光レンズは、前記集光レンズの外周面と、前記レンズ反射面との間に光透過性及び防水性を有する接着剤を塗布することで、前記レンズ保持部に固定され、前記集光レンズの入射面には、近赤外線吸収材料又は近赤外線カット材料からなるコーティング膜が略全面にわたって形成されていると良い。
上記のように光反射膜が形成されることで、より光反射効果を高めることができる。
また上記のように、透過性及び防水性を有する接着剤を塗布することで、集光レンズとレンズ保持部（レンズ反射面）の接触面において防水効果を高めることができる。
また上記のようにコーティング膜が形成されることで、太陽光に含まれる近赤外線のエネルギーを効率良くカットし、また温度上昇を抑制することができる。

また前記課題は、上記集光レンズモジュールと、前記集光レンズごとに対応する位置に配置され、集光された太陽光を光電変換する前記太陽電池素子と、前記太陽電池素子に接続され、前記太陽電池素子を支持するレシーバ基板（電極）と、を収納し、前記集光レンズモジュールが組み付けられる前記収納体と、を備えた集光型の太陽光発電パネルであって、前記収納体は、箱状からなり、複数の前記太陽電池素子及び複数の前記レシーバ基板を並べるように配置するための底壁部と、前記底壁部の外縁から上方へ突出し、前記太陽電池素子及び前記レシーバ基板を囲むように配置される側壁部と、を有し、前記側壁部に設けられた前記被組み付け部と前記組み付け部が組み付けられることで、前記集光レンズモジュールを収納し、前記集光レンズモジュールを前記底壁部から浮かせた状態で保持する太陽光発電パネルによっても解決される。
上記構成により、収納体は、箱状からなり、その側壁部に設けられた被組み付け部と組み付け部が組み付けられることで、集光レンズモジュールを収納し、集光レンズモジュールを底壁部から浮かせた状態で保持することができる。そうすることで、シンプルな構造でありながら、発電効率を高めて太陽電池素子の使用面積を抑えることが可能な太陽光発電パネルを実現することができる。

このとき、前記収納体は、前記底壁部上において前記太陽電池素子及び前記レシーバ基板が配置された位置とは異なる位置に設けられ、前記底壁部と前記レンズ保持部材の本体部との間に配置され、前記底壁部と前記本体部とに当接するように延びている連結部材を有し、前記本体部に設けられた第２組み付け部と、前記底壁部に設けられた第２被組み付け部とが前記連結部材を介して連結されていると良い。
上記構成により、収納体に対し集光レンズモジュールを容易に組み付けることができる。また、収納体と、集光レンズモジュールとを左右側方及び上下方向から組み付けることで、強固に組み付けられた太陽光発電パネルを実現できる。

このとき、前記第２組み付け部は、前記本体部において前記レンズ保持部とは異なる位置に設けられ、前記レンズ保持部に対し一体となった複数の前記集光レンズが上方から取り付けられたときに、隣接する前記集光レンズの間に形成される空間に位置付けられ、複数の前記集光レンズの間から外部に露出していると良い。
上記構成により、作業者が、収納体と集光レンズモジュールとの組み付け作業を上下方向の外側から、かつ、左右方向の外側から行うことができる。例えば、組み付けボルトを外側から締結することで、太陽光発電パネルを容易に組み立てることができる。

このとき、前記組み付け部と、前記被組み付け部とが組み付けられたときに、前記組み付け部及び前記被組み付け部の間に形成される隙間部分及び隙間部分の周辺部分には、防水性を有する樹脂材料が充填されていると良い。
上記構成により、組み付け部と被組み付け部の接触面において防水効果を高めることができる。

本発明の集光レンズモジュール及び太陽光発電パネルによれば、シンプルな構造でありながら、発電効率を高めて太陽電池素子の使用面積を抑えることが可能となる。
また、集光レンズを利用するにあたって、従来よりも光反射効果及び放熱効果を高めるように工夫することができる。

太陽光発電システムの全体斜視図である。 太陽光発電パネルの平面図である。 太陽光発電パネルの斜視図である。 太陽光発電パネルの分解斜視図であって、一体型集光レンズ、レンズ保持部材及び収納体を示す図である。 太陽光発電パネルのＶ－Ｖ断面図である。 太陽光発電パネルのＶＩ－ＶＩ断面図である。 集光レンズと太陽電池素子の位置関係を示し、焦点位置を説明する図である。 変形例のレンズ保持部材を示す図である。 第２実施形態の太陽光発電パネルの平面図である。 第２実施形態の集光レンズ、レンズ保持部材、太陽電池素子の分解斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態について図１～図１０を参照して説明する。
本実施形態は、複数の集光レンズと、複数の集光レンズをそれぞれ保持し、集光された太陽光を太陽電池素子へ導くためのレンズ保持部材と、を備え、太陽電池素子を収納する収納体に対して組み付けられるものであって、シンプルな構造でありながら、光反射効果及び放熱効果を高めるようにしたことを主な特徴とする「集光レンズモジュール」の発明に関するものである。
また、当該集光レンズモジュールを備えた「太陽光発電パネル」、太陽光発電パネルを備えた「太陽光発電システム」の発明に関するものである。

＜太陽光発電システム＞
本実施形態の太陽光発電システムＳは、図１に示すように、地上に設置され、地上から立ち上がるように設けられる支柱Ｓ１と、支柱Ｓ１の上端部に取り付けられ、太陽光発電パネルＰを支持するとともに、太陽光発電パネルＰを太陽に追尾させる追尾装置Ｓ２と、追尾装置Ｓ２を制御する制御装置Ｓ３と、太陽光を集光し、集光した太陽光を光電変換する集光型の太陽光発電パネルＰと、から主に構成されている。
なお、太陽光発電システムＳは、地上に設置されるほか、建物の屋上に設置されても良いし、住宅等の建物の屋根に設置されても良い。

追尾装置Ｓ２は、太陽光発電パネルＰを太陽に追尾させるために、支柱Ｓ１に対し太陽光発電パネルＰを回動（揺動）させるとともに、太陽光発電パネルＰを旋回させるものである。
制御装置Ｓ３は、追尾装置Ｓ２の駆動を制御する制御コントローラであって、太陽の軌道に沿って太陽光発電パネルＰを回動及び旋回させるように追尾装置Ｓ２を制御するものである。

上記構成により、太陽光発電システムＳは、東側から西側へ移動する太陽に対し太陽光発電パネルＰ（集光レンズ１１）を真正面へ向かせるように制御することができ、発電効率を高めて太陽電池素子４０の使用面積を抑えることが可能となる。
なお、太陽光発電システムＳは、必ずしも追尾装置Ｓ２及び制御装置Ｓ３を備えていなくても良い。

＜太陽光発電パネル＞
太陽光発電パネルＰは、図２～図６に示すように、集光型の太陽光発電パネルであって、太陽光を集光するための一体型集光レンズ１０と、一体型集光レンズ１０を保持するレンズ保持部材２０とを有する集光レンズモジュール１と、集光レンズモジュール１に組み付けられる収納体３０と、を備えている。
集光レンズモジュール１は、太陽光発電パネルＰの本体部分となる収納体３０（筐体）に対して組み付けられ、発電効率を高める機能を果たすものである。
また、集光レンズモジュール１は、シンプルな構造からなるため、一体型集光レンズ１０及びレンズ保持部材２０の形状、配置を適宜変更することで、集光型ではない既存の太陽光発電パネルの筐体に対し組み付けることができる。そうすることで、既存の太陽光発電パネルの発電効率を高めるという機能も果たすことが可能となる。

一体型集光レンズ１０は、複数の集光レンズ１１が水平方向に並ぶように配置され、隣り合う集光レンズ１１が連結されて一体となって構成されたものである。
具体的には、一体型集光レンズ１０は、四角形状（正四角形状）を有し、複数の集光レンズ１１が縦に４個、横に４個、計１６個並ぶように配置されている。そして、縦方向及び横方向において隣り合う集光レンズ１１が接するように連結されている。
なお、対角上に（対角線上に）位置し、対角上において隣り合う集光レンズ１１は接しておらず、互いに間隔を空けて配置されている。

一体型集光レンズ１０は、例えば、樹脂材料（光学樹脂材料）を金型に流し込み、プレス成形することで一体物として作製されている。
一体型集光レンズ１０は、同じ高さ位置となるように並べられる複数の集光レンズ１１と、複数の集光レンズ１１を連結し、平面状に形成されているレンズシート１２と、を備えている。

集光レンズ１１は、凸状の入射面１１ａから出射面１１ｂに向けて内側に傾斜する外周面１１ｃを有する立体形状からなる集光型フレネルレンズである。
具体的には、集光レンズ１１は、ドーム形状の入射面１１ａを有し、逆円錐台形状からなる集光レンズである。
なお、集光レンズ１１は、ドーム形状のほか半球状の入射面を有していても良く、また逆円錐台形状のほか逆四角錐台形状のような逆錐台形状からなるレンズであっても良い。また、フレネルレンズではなく通常のレンズであっても良い。

レンズシート１２は、一定の厚みを有し、複数の集光レンズ１１とともに一体形成されたシート体であって、複数の集光レンズ１１よりも外側に張り出している。
具体的には、レンズシート１２は、水平方向において各集光レンズ１１よりも外側に張り出す位置に設けられ、各集光レンズ１１を囲むように形成され、レンズ保持部材２０及び収納体３０上に載置される枠状の載置部１２ａを有している。
また、図２に示すように、レンズシート１２の表面上において各集光レンズ１１によって囲まれた部分は開口部１２ｂとなっている。言い換えれば、レンズシート１２の表面上において各集光レンズ１１によって囲まれた部分には、開口穴が形成されている。
開口部１２ｂは、収納体３０に対し集光レンズモジュール１を組み付けるときの組み付けボルトを通すための開口穴となり、所定の間隔を空けて形成されている。

レンズ保持部材２０は、図３～図６に示すように、一体型集光レンズ１０を、集光レンズ１１ごとに収容するように保持するとともに、それぞれの集光レンズ１１に集光された太陽光を、それぞれ対応する太陽電池素子４０へ導くようにして収納体３０に組み付けられるものである。
具体的には、レンズ保持部材２０は、四角形状（正四角形状）を有し、複数のレンズ保持部２２が集光レンズ１１と同様に水平方向に並ぶように配置されている。そして、縦方向及び横方向において隣り合うレンズ保持部２２が接するように連結されている。

レンズ保持部材２０は、集光によって発生する熱を拡散させる金属製の放熱板によって形成されている。例えばアルミニウム等の金属製のプレートをプレス成形することで作製されている。
レンズ保持部材２０は、プレート状（平面状）に形成された本体部２１と、本体部２１の表面から下方側へ窪むように複数形成され、集光レンズ１１を収容する筒状のレンズ保持部２２と、本体部２１の外縁から下方へ突出し、複数のレンズ保持部２２を囲むように設けられ、収納体３０（被組み付け部３３）に組み付けるための組み付け部２３と、を備えている。
また、本体部２１の表面上において各レンズ保持部２２によって囲まれた部分には、収納体３０（第２被組み付け部３４）に組み付けるための第２組み付け部２４が形成されている。

レンズ保持部２２は、集光レンズ１１を位置決めし、位置決めされた集光レンズ１１をそれぞれ収容するように保持するものである。
レンズ保持部２２は、筒状からなり、集光レンズの入射面１１ａから入射した太陽光を出射面１１ｂの向きへ反射させるように集光レンズの外周面１１ｃに沿って傾斜し、当該外周面１１ｃに当接するレンズ反射面２２ａを有している。
すなわち、レンズ保持部２２の上面部及び底面部が、円形状の開口となっている。

レンズ反射面２２ａは、図５に示すように、集光レンズ１１の外周面１１ｃにおいて入射面１１ａ側の端部から出射面１１ｂ側の端部に至る位置まで、集光レンズ１１の外周面に当接している。
そうすることで、レンズ反射面２２ａが、集光レンズ１１の外周面１１ｃを略全面にわたって覆うことができ、集光された太陽光を好適に反射（全反射）させて出射面１１ｂの向きへ導くことができる。すなわち、光反射効果を高めることができる。また、放熱効果を高めることもできる。
ここで、「外周面１１ｃにおいて入射面１１ａ側の端部」とは、外周面１１ｃにおいて入射面１１ａ側の端そのものを意味しても良いし、入射面１１ａ側の端の近辺（近傍）、端の付近を意味するものとしても良い。
つまり、レンズ反射面２２ａは、外周面１１ｃにおいて入射面１１ａ側の端から出射面１１ｂ側の端まで当接しているもののほか、入射面１１ａ側の端の近辺から出射面１１ｂ側の端の近辺まで当接しているものであっても良い（端まで到達していなくても良い）。

上記構成において、図５に示すように、集光レンズ１１の外周面１１ｃ又はレンズ反射面２２ａには、金属材料からなる光反射膜２５が略全面にわたって形成されている。
光反射膜２５は、例えばアルミ材料からなり、レンズ保持部材２０よりもアルミニウムの濃度が高い材料からなる反射膜である。
そうすることで、より光反射効果を高めることができる。

また上記構成において、図５に示すように、集光レンズ１１は、集光レンズ１１の外周面１１ｃと、レンズ反射面２２ａとの間に光透過性及び防水性を有する接着剤２６を塗布することで、レンズ保持部２２に固定されている。
そうすることで、集光レンズ１１とレンズ反射面２２ａの接触面において防水効果を高めることができる。

また上記構成において、図５に示すように、集光レンズ１１の入射面１１ａには、近赤外線吸収材料又は近赤外線カット材料からなるコーティング膜２７が略全面にわたって形成されている。
そうすることで、太陽光に含まれる近赤外線のエネルギーを効率良くカットし、また温度上昇を抑制することができる。

組み付け部２３は、図５に示すように、レンズ保持部２２に収容された集光レンズ１１を太陽電池素子４０から所定距離離間させた位置で、収納体３０（被組み付け部）に組み付けるものである。
また、組み付け部２３は、レンズ保持部２２に対向する位置に配置され、レンズ保持部２２と同様に、集光によって発生する熱を拡散させる放熱機能を果たすものである。

組み付け部２３は、集光レンズ１１を囲むように配置され、レンズ保持部２２と同様に、集光レンズ１１の外周面において入射面１１ａ側の端部から出射面１１ｂ側の端部に至る位置まで上下方向に延びている。
そうすることで、より一層放熱効果を高めることができる。

また、組み付け部２３は、収納体３０の側壁部３２と対向する位置に配置されており、収納体３０（側壁部３２）に設けられた被組み付け部３３に組み付けられる組み付け穴２３ａを有している。
組み付け穴２３ａは、組み付け部２３の長尺方向（上下方向とは直交する方向）に沿って所定の間隔を空けて複数形成されている。
組み付け穴２３ａは、集光レンズ１１（レンズ保持部２２）と同じ高さ位置に設けられ、かつ、最も外側に位置する集光レンズ１１（レンズ保持部２２）と対向する位置に配置されている。そのため、収納体３０に対し集光レンズモジュール１を強固に組み付けることができる。

第２組み付け部２４は、図６に示すように、上下方向に貫通する組み付け穴である。
第２組み付け部２４は、レンズ保持部２２に対し一体型集光レンズ１０が上方から取り付けられたときに、隣接する集光レンズ１１の間に形成される空間に位置付けられ、複数の集光レンズ１１の間から外部に露出している。
詳しく述べると、図２、図６に示すように、一体型集光レンズ１０において隣接する集光レンズ１１の間には、開口部１２ｂが形成されている。
そして、第２組み付け部２４は、平面視において開口部１２ｂと重なる位置に配置されており、開口部１２ｂよりも小さく形成された穴となっている。
そのため、第２組み付け部２４は、上方から見たときに集光レンズ１１の間から開口部１２ｂを介して露出していることを確認することができる。

第２組み付け部２４は、収納体３０の底壁部３１と対向する位置に配置されており、収納体３０（底壁部３１）に設けられた第２被組み付け部３４に連結部材３５を介して組み付けられる。
そうすることで、集光レンズモジュール１と、収納体３０とを左右側方だけでなく上下方向からも組み付けることができ、強固に組み付けられた太陽光発電パネルＰを実現することができる。

収納体３０は、図３、図４に示すように、太陽光発電パネルＰの筐体となる部材であって、太陽電池素子４０及びレシーバ基板５０を収納するとともに、集光レンズモジュール１を組み付け可能とするものである。
なお、収納体３０は、太陽電池素子４０、レシーバ基板５０のほか、太陽光を光電変換し、発電された電気を蓄積し、蓄積した電気を供給するために必要な構成部品を適宜収納している。

収納体３０は、箱状からなり、複数の太陽電池素子４０及び複数のレシーバ基板５０を並べるように配置するための底壁部３１と、底壁部３１の外縁から上方へ突出し、太陽電池素子４０及びレシーバ基板５０を囲むように配置される側壁部３２と、を有している。

太陽電池素子４０は、太陽電池セルとも称され、集光された太陽光を光電変換するエネルギー変換素子であって、シリコン等の半導体から構成されている。
なお、太陽電池素子４０は、例えば、透光性を有する樹脂材料等からなる封止層によって封止されている。
太陽電池素子４０は、縦方向及び横方向に並ぶように配置され、集光レンズ１１ごとに対応する位置に配置されている。
レシーバ基板５０は、太陽電池素子４０に接続され、太陽電池素子４０を支持する電極基板である。
レシーバ基板５０は、所定方向（例えば縦方向）に長尺に延びており、所定方向とは直交する方向（例えば横方向）に間隔を空けて複数配置されている。
なお、レシーバ基板５０は、フィルム状の基板であっても良い。

収納体３０は、図５に示すように、側壁部３２と組み付け部２３が当接した状態で組み付けられることで、集光レンズモジュール１を収納し、集光レンズモジュール１を底壁部３１から浮かせた状態で保持することができる。
詳しく述べると、側壁部３２に形成された被組み付け部３３（被組み付け穴）と組み付け穴２３ａが連通した状態で組み付けボルト３６が組み付けられることで、収納体３０と集光レンズモジュール１が組み付けられる。

また、収納体３０は、図６に示すように、底壁部３１上において太陽電池素子４０及びレシーバ基板５０が配置された位置とは異なる位置に設けられ、底壁部３１とレンズ保持部材２０（本体部２１）との間に配置され、底壁部３１と本体部２１とに当接するように延びている連結部材３５を有している。
連結部材３５は、中空状のスペーサ部材である。
上記構成において、収納体３０は、本体部２１に設けられた第２組み付け部２４と、底壁部３１に設けられた第２被組み付け部３４とが連結部材３５を介して連結されている。
詳しく述べると、第２組み付け部２４（第２組み付け穴）と、中空状の連結部材３５と、第２被組み付け部３４（第２被組み付け穴）とが連通した状態で組み付けボルト３６が組み付けられることで、収納体３０と集光レンズモジュール１が組み付けられる。

なお、第２組み付け部２４は、平面視において集光レンズ１１の間に設けられる開口部１２ｂに対応する位置に付けられ、集光レンズ１１の間から外部に露出している。
そのため、作業者が、収納体３０と集光レンズモジュール１との組み付け作業を上下方向の外側から、かつ、左右方向の外側から行うことができる。

上記構成において、図５に示すように、組み付け部２３と、被組み付け部３３とが組み付けられたときに、組み付け部２３及び被組み付け部３３の間に形成される隙間部分及び隙間部分の周辺部分には、防水性を有する樹脂材料３７が充填されている。
樹脂材料３７は、例えばシリコン等の樹脂材料である。
そうすることで、組み付け部２３と被組み付け部３３の接触面において防水効果を高めることができる。

＜焦点位置について＞
次に、集光された太陽光の焦点位置について図７に基づいて説明する。
図７は、集光レンズ１１と太陽電池素子４０の位置関係を示す図である。

太陽光発電パネルＰは、収納体３０に対し集光レンズモジュール１が組み付けられたときに、集光レンズモジュール１を収納体３０（太陽電池素子４０）から浮かせた状態で保持することができる。
このとき、集光レンズ１１によって集光された太陽光の光焦点位置Ｆと、太陽電池素子４０の設置位置とが異なるように配置されている。
詳しく述べると、太陽電池素子４０が、光焦点位置Ｆよりも集光レンズ１１側に配置されている。
より詳しく述べると、図７に示す側面視において集光レンズ１１の外周面１１ｃの延長線上に太陽電池素子４０の角部（厳密には、集光レンズ１１側に位置する角部）が位置づけられるようにして、集光レンズ１１と太陽電池素子４０が配置されている。
そうすることで、集光された太陽光の熱による太陽電池素子４０の温度上昇を抑えながら、光利用効率を高める設計とすることができる。また、太陽電池素子４０の寿命を延ばすこともできる。

＜レンズ保持部材の変形例＞
レンズ保持部材２０は、図８に示すように、レンズ保持部２２の下端部に設けられ、レンズ保持部２２から下方へ突出する脚部２８をさらに備えていても良い。
脚部２８は、レンズ保持部２２と収納体３０（底壁部３１）の間に介在し、底壁部３１に当接することで、レンズ保持部材２０の高さ位置を位置決めするものである。
そうすることで、太陽光発電パネルＰは、集光レンズモジュール１を収納体３０（太陽電池素子４０）から適切な高さ位置で浮かせた状態で保持することができる。
なお、レンズ保持部材２０が脚部２８を備えている場合には、第２組み付け部２４を備えていなくても良い。すなわち、収納体３０が、第２被組み付け部３４、連結部材３５を備えていなくても良い。

＜第２実施形態の太陽光発電パネル＞
次に、第２実施形態の太陽光発電パネルＰ２について図９、図１０に基づいて説明する。
なお、上述した太陽光発電パネルＰと重複する内容は説明を省略する。

太陽光発電パネルＰ２は、一体型集光レンズ１１０と、レンズ保持部材１２０とを有する集光レンズモジュール１０１と、集光レンズモジュール１０１に組み付けられる収納体１３０と、を備えている。

一体型集光レンズ１１０は、同じ高さ位置となるように並べられる複数の集光レンズ１１１と、複数の集光レンズ１１を連結し、平面状に形成されているレンズシート１１２と、を有している。
集光レンズ１１１は、ドーム形状の入射面１１１ａを有し、逆四角錐台形状（逆正四角錐台形状）からなる集光型フレネルレンズである。
一体型集光レンズ１１０は、複数の集光レンズ１１１が縦に４個、横に４個、計１６個並ぶように配置されている。そして、縦方向及び横方向において隣り合う集光レンズ１１１が接するように連結されており、対角上において隣り合う集光レンズ１１１も接するように連結されている。つまり、隣り合う集光レンズ１１１が隙間を空けることなく、集光レンズ１１１全体が密となって並べられている。
レンズ保持部材１２０は、集光レンズ１１１の立体形状に合わせて形成されたレンズ保持部１２２を備えている。

上記構成であっても、シンプルな構造でありながら、従来よりも光反射効果及び放熱効果を高めるように工夫した集光型の太陽光発電パネルを実現することができる。

＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、図４に示すように、集光レンズ１１は、ドーム形状の入射面１１ａを有し、逆円錐台形状からなるレンズであるが、集光レンズ１１の立体形状について特に限定されるものではない。
すなわち、集光レンズ１１は、凸状の入射面１１ａから出射面１１ｂに向けて内側に傾斜する外周面を有する立体形状であれば良く、適宜変更可能である。

上記実施形態では、レンズ保持部材２０が、金属製の放熱板によって形成されているが、特に限定されない。
すなわち、レンズ保持部材２０は、放熱効果を有する材料によって形成されていても良い。

上記実施形態では、図５に示すように、レンズ保持部２２が、筒状からなり、レンズ保持部２２の上面部及び底面部が開口となっているが、レンズ保持部２２の形状について特に限定されない。
すなわち、集光レンズ１１は、筒状ではなく、例えば透光性を有する底面部を有するものであっても良い。

上記実施形態では、主として本発明に係る集光レンズモジュール及び太陽光発電パネルに関して説明した。
ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

Ｓ 太陽光発電システム
Ｓ１ 支柱
Ｓ２ 追尾装置
Ｓ３ 制御装置
Ｐ、Ｐ２ 太陽光発電パネル
１、１０１ 集光レンズモジュール
１０、１１０ 一体型集光レンズ
１１、１１１ 集光レンズ
１１ａ、１１１ａ 入射面
１１ｂ 出射面
１１ｃ 外周面
１２、１１２ レンズシート
１２ａ 載置部
１２ｂ 開口部（開口穴）
２０、１２０ レンズ保持部材
２１ 本体部
２２、１２２ レンズ保持部
２２ａ レンズ反射面
２３ 組み付け部
２３ａ 組み付け穴
２４ 第２組み付け部（第２組み付け穴）
２５ 光反射膜
２６ 接着剤
２７ コーティング膜
３０、１３０ 収納体
３１ 底壁部
３２ 側壁部
３３ 被組み付け部（被組み付け穴）
３４ 第２被組み付け部（第２被組み付け穴）
３５ 連結部材
３６ 組み付けボルト
３７ 樹脂材料
４０、１４０ 太陽電池素子
５０ レシーバ基板
Ｆ 光焦点位置

Claims (8)

1. 太陽光を集光するための複数の集光レンズと、
   複数の前記集光レンズをそれぞれ保持するとともに、前記集光レンズによって集光された太陽光を太陽電池素子へ導くためのレンズ保持部材と、を備え、
   前記太陽電池素子を収納する収納体に対して組み付けられる集光レンズモジュールであって、
   前記集光レンズは、凸状の入射面から出射面に向けて内側に傾斜する外周面を有する立体形状からなり、
   前記レンズ保持部材は、
   複数の前記集光レンズを並べるように位置決めし、位置決めされた複数の前記集光レンズをそれぞれ収容するように保持する複数のレンズ保持部と、
   複数の前記レンズ保持部とは異なる位置に設けられ、前記レンズ保持部に収容された前記集光レンズを前記太陽電池素子から所定距離離間させた位置で、前記収納体に設けられた被組み付け部に組み付けるための組み付け部と、を有し、
   前記レンズ保持部は、前記集光レンズの入射面から入射した太陽光を出射面の向きへ反射させるように前記集光レンズの外周面に沿って傾斜し、前記集光レンズの外周面に当接するレンズ反射面を有し、
   前記レンズ反射面は、前記集光レンズの外周面において前記入射面側の端部から前記出射面側の端部に至る位置まで、前記集光レンズの外周面に当接していることを特徴とする集光レンズモジュール。
2. 前記集光レンズは、ドーム形状又は半球状の入射面を有し、逆錐台形状からなる集光レンズであって、
   複数の前記集光レンズは、水平方向に並ぶように配置され、隣り合う前記集光レンズが連結されて一体となって設けられ、
   前記レンズ保持部材は、
   一体となった複数の前記集光レンズを、前記集光レンズごとに収容するように保持し、
   それぞれの前記集光レンズに集光された太陽光を、それぞれ対応する太陽電池素子へ導くようにして前記収納体に組み付けられることを特徴とする請求項１に記載の集光レンズモジュール。
3. 前記レンズ保持部材は、
   集光によって発生する熱を拡散させる金属製の放熱板によって形成され、
   プレート状に形成された本体部と、前記本体部の表面から下方側へ窪むように形成された筒状の前記レンズ保持部と、前記本体部の外縁から下方へ突出し、前記レンズ保持部を囲むように配置される前記組み付け部と、を有し、
   前記組み付け部は、
   前記レンズ保持部に対向する位置に配置され、
   前記集光レンズの外周面において前記入射面側の端部から前記出射面側の端部に至る位置まで上下方向に延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の集光レンズモジュール。
4. 前記集光レンズの外周面又は前記レンズ反射面には、金属材料からなる光反射膜が略全面にわたって形成され、
   前記集光レンズは、前記集光レンズの外周面と、前記レンズ反射面との間に光透過性及び防水性を有する接着剤を塗布することで、前記レンズ保持部に固定され、
   前記集光レンズの入射面には、近赤外線吸収材料又は近赤外線カット材料からなるコーティング膜が略全面にわたって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の集光レンズモジュール。
5. 請求項１乃至４のいずれ一項に記載の集光レンズモジュールと、
   前記集光レンズごとに対応する位置に配置され、集光された太陽光を光電変換する前記太陽電池素子と、前記太陽電池素子に接続され、前記太陽電池素子を支持するレシーバ基板と、を収納し、前記集光レンズモジュールが組み付けられる前記収納体と、を備えた集光型の太陽光発電パネルであって、
   前記収納体は、
   箱状からなり、複数の前記太陽電池素子及び複数の前記レシーバ基板を並べるように配置するための底壁部と、前記底壁部の外縁から上方へ突出し、前記太陽電池素子及び前記レシーバ基板を囲むように配置される側壁部と、を有し、
   前記側壁部に設けられた前記被組み付け部と前記組み付け部が組み付けられることで、前記集光レンズモジュールを収納し、前記集光レンズモジュールを前記底壁部から浮かせた状態で保持することを特徴とする太陽光発電パネル。
6. 前記収納体は、前記底壁部上において前記太陽電池素子及び前記レシーバ基板が配置された位置とは異なる位置に設けられ、前記底壁部と前記レンズ保持部材の本体部との間に配置され、前記底壁部と前記本体部とに当接するように延びている連結部材を有し、
   前記本体部に設けられた第２組み付け部と、前記底壁部に設けられた第２被組み付け部とが前記連結部材を介して連結されていることを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電パネル。
7. 前記第２組み付け部は、
   前記本体部において前記レンズ保持部とは異なる位置に設けられ、
   前記レンズ保持部に対し一体となった複数の前記集光レンズが上方から取り付けられたときに、隣接する前記集光レンズの間に形成される空間に位置付けられ、
   複数の前記集光レンズの間から外部に露出していることを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電パネル。
8. 前記組み付け部と、前記被組み付け部とが組み付けられたときに、前記組み付け部及び前記被組み付け部の間に形成される隙間部分及び隙間部分の周辺部分には、防水性を有する樹脂材料が充填されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の太陽光発電パネル。