JP2917780B2 - 太陽電池パネル - Google Patents

太陽電池パネル

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JP2917780B2 JP5313467A JP31346793A JP2917780B2 JP 2917780 B2 JP2917780 B2 JP 2917780B2 JP 5313467 A JP5313467 A JP 5313467A JP 31346793 A JP31346793 A JP 31346793A JP 2917780 B2 JP2917780 B2 JP 2917780B2
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    • Y02E10/52PV systems with concentrators

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、太陽電池の、特に自
動車の車体に取り付けた場合の効率の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、太陽などの光によって発電を行う
太陽電池が公知である。このような太陽電池では光の全
波長域に対して同一の発電効果をもつわけではなく、材
料自体の特性によって最大効率の波長域がある程度限定
される。従って、太陽電池の効率を追求する場合どうし
ても利用できる波長域が狭くなる傾向がある。そこで、
最大効率の波長域が異なる材料の太陽電池を薄膜状にし
複数層重ねることによって利用できる波長域を広げよう
にした、所謂、複層太陽電池が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような複層太陽電池は複層化に限界があり、製造コスト
が高くつき、太陽電池への光の入射角度が垂直からずれ
ると効率が著しく悪化するので、自動車の車体等に取り
付ける場合には、角度、取付位置等に制限を受けるもの
であった。本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、
その目的は製造コストを上げずに効率を最大限に上げる
ことができる太陽電池パネルを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の太陽電
池パネルは、特定波長域の光を集光する染料を含有する
樹脂を薄板状に形成してなり、前記特定波長域を異なら
せて少なくとも2個以上の複数層に重ねられた樹脂板部
材と、前記重ねた各樹脂板部材の水平方向の4端面のう
ち少なくとも1端面以上に取り付けられ、各樹脂板部材
で定められた特定波長の光のエネルギーを電気エネルギ
ーに変換する太陽電池と、前記重ねた各樹脂板部材の他
の端面に取り付けられた反射層と、前記重ねた樹脂板部
材の底面に装着され、前記重ねた樹脂板部材の上方から
入射し前記各樹脂板部材の特定波長域を分離したのち透
過した光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽
電池とから構成されている。
【0005】請求項2に記載の太陽電池パネルは、
層、エネルギ−変換の効率を高めるために、請求項1に
記載の複数層重ねられた樹脂板部材の特定周波数を、上
層から下層に向かって長くしたことにある。
【0006】
【0007】
【作用】請求項1に記載の太陽電池パネルは、上方から
の太陽光等の光が入射したときにその光がもつ全波長域
のうち特定波長域が各樹脂板部材の染料によって、集光
且つ蛍光に変わることによる波長変換により各樹脂板部
材の特定波長域の光とそれ以外の光とに分離される。
【0008】そして、分離されたうち、特定波長域の光
は、樹脂板部材内を全反射しつつ水平方向の端面に導か
れ、同波長に適した太陽電池により光から電気エネルギ
−に変換される。
【0009】また特定波長域以外の波長域の光は樹脂板
部材を透過し、同波長に適した太陽電池により光から電
気エネルギ−に変換される。これにより、高い効率で電
気エネルギ−の変換が行われる。
【0010】請求項2に記載の太陽電池パネルは、入射
した光が、もれなく有効的に電気エネルギ−に変換する
ことが可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図4に基
づいて詳細に説明する。まず、本発明における集光性を
もつ染料は、公開特許公報昭和57−125260号、
同昭和58−40359号及び同昭和60−20365
0号に開示される集光性染料であり、同集光性染料を均
一に分散含有させた透明樹脂を用いるものである。
【0012】図1は太陽電池パネルの構成を示す斜視
図、図2はその断面図である。図1及び図2において、
11は太陽電池パネルである。この太陽電池パネル11
は上述の集光性染料を均一に分散含有させた透明樹脂板
部材を長方形の薄板状に形成した4層に積層された樹脂
板121 〜124 と、この樹脂板121 〜124 の3側
面に取り付けられた反射板131 、132 、133 (反
射層)と、樹脂板121〜124 のうち反射板131
133 が取り付けられていない面(以下、開放面とい
う)からの出力される光を受光する太陽電池141 〜1
4 と、樹脂板121 〜124 の底面側に装着される通
常の波長域に効率特性をもつ太陽電池15とから構成さ
れる。
【0013】各樹脂板121 〜124 はそれぞれ特定波
長域の光を導く染料を含有しており、各樹脂板121
124 の特定周波数は上層から下層に向かって長くして
ある。
【0014】ここで、集光性染料を含有させた樹脂板
は、つぎのような特性を有する。すなわち、この樹脂板
は、直接光、曇天時および夕暮れ時の拡散光といった太
陽光Aを表面で集光し、それを蛍光に変え、透過する光
が減少し、大部分が全反射の法則により端面に誘導され
るという特性を有する。長波長は、再放出される。
【0015】この特性を用いて、上記樹脂板121 〜1
4 は、特性波長域、すなわち短波長の光を端面に有効
に導くようにしてある。各太陽電池141 〜144 は、
上記特定波長域の光に応じた太陽電池が選ばれており、
高い効率でのエネルギ−変換を可能としている。
【0016】次に、上記のように構成された本発明の一
実施例の動作について説明する。太陽電池パネル11の
上面から、直接光、曇天時および夕暮れ時の拡散光とい
った太陽光Aが入射すると、太陽光Aは樹脂板121
124 を反射板131 〜133 で全反射しながら上層か
ら下層に向かって進行する。
【0017】そして、最も上層の樹脂板121 におい
て、太陽光のうち樹脂板121 の染料により導くことが
できる特定波長域にある光A1が集光され、樹脂板12
1 の開放面から太陽電池141 に入射される。
【0018】さらに、上から2番目の層の樹脂板122
において、太陽光のうち樹脂板122 の染料により導く
ことができる特定波長域にある光A2が集光され、樹脂
板122 の開放面から太陽電池122 に入射される。
【0019】さらに、上から3番目の層の樹脂板123
において、太陽光のうち樹脂板123 の染料により導く
ことができる特定波長域にある光A3が集光され、樹脂
板123 の開放面から太陽電池123 に入射される。
【0020】さらに、上から4番目の層の樹脂板124
において、太陽光のうち樹脂板124 の染料により導く
ことができる特定波長域にある光A4が集光され、樹脂
板124 の開放面から太陽電池144 に入射される。
【0021】そして、各樹脂板121 〜124 で集光さ
れた光A1〜A4はそれぞれ太陽電池141 〜144
入射される。これにより、各太陽電池141 〜144
おいて光エネルギーが電気エネルギーに最大効率で変換
される。
【0022】すなわち、各樹脂板121 〜124 で集光
された光A1〜A4は、同樹脂板において蛍光に変えら
れる。これによって、各光A1〜A4は、図3に示され
るように短い波長から長い波長の光に変換される。この
波長変換により、透過する光が減少し、大部分が集光性
染料で特定された波長域の光となって各樹脂板121
124 に端面に導かれる。具体的には、入射エネルギ−
に対し約70〜80%は端面に誘導される。
【0023】こうして得られる各短い波長域の光が、同
波長域の光の光電変換に適した各太陽電池141 〜14
4 により電気エネルギ−に変換されるからである。これ
により、太陽電池141 〜144 において、電力を効率
良く得ることができる。
【0024】また、入射した太陽光Aの波長のうち各樹
脂板121 〜124 の特定波長域を除いた光、すなわち
長波長の光は、樹脂板121 〜124 を透過し底面から
透過光Bとして放射される。この透過光は太陽電池15
に入射される。
【0025】この太陽電池15は特定波長域以外の波長
域、すなわち透過光Bの波長に適した太陽電池15を最
大効率としているため、光エネルギーを最大効率で電気
エネルギーに変換することができる。
【0026】つまり、太陽電池15においても、最大効
率で電力を得ることができる。本発明に係わる太陽電池
パネルに発生する電力と従来の太陽電池に発生する電力
を対比すれば、図4に示されるように従来の太陽電池よ
りも効率良く電力を得ることができた。
【0027】しかも、2層以上に樹脂板121 〜124
を積層した太陽電池パネルは、複数の異なる特定波長域
の光を別々に水平方向の端面に導出し得るから、入射し
た光は、その分、有効的に電気エネルギ−に変換させる
ことができる。
【0028】つまり、エネルギ−変換効率を高められ
る。加えて、樹脂板121 〜124 の特定周波数を、上
層から下層に向かって長くしたことににより、入射した
光が、もれなく有効的に電気エネルギ−に変換すること
ができる。つまり、一層、エネルギ−変換の効率が高め
られる。
【0029】但し、入射された光は樹脂板121 〜12
4 を全反射しながら進行するため、入射される光は樹脂
板121 の鉛直方向からの光でなくても、樹脂板121
〜124 において光A1〜A4を集光させることがで
き、太陽電池141 〜144 へ垂直に光を当てることが
でき、さらに効率を高めることができる。
【0030】なお、樹脂板121 〜124 を4層に積層
したが、何層であっても良い。図5および図6は、本発
明の他の実施例を示す。本実施例は、本発明を、例えば
太陽光を電気エネルギ−に変換して動作する時計、具体
的には腕時計に適用したものである。
【0031】すなわち、腕時計の本体部20内には、例
えばカバ−ガラスを兼ねる、一層の集光性蛍光染料が分
散含有された樹脂板21が設けられる。この樹脂板21
の例えば1つの端面には、アルミテ−プ22(反射層)
を設けられ、残る端面の1つに上記集光性蛍光染料の微
量の含有で設定された短い波長の光(特定波長域の光)
を光電変換する短波長吸収型の太陽電池、例えば短波長
吸収型単結晶Si太陽電池23を設けられる。また樹脂
板21の太陽光Aが透過する側の面(底面)には、同樹
脂板21を透過する光を光電変換する長波長吸収型の太
陽電池、例えば長波長吸収型単結晶Si太陽電池24を
設けられている。
【0032】また本体部20には、この太陽電池パネル
26で得られた起電力を駆動源として、2針を所定に駆
動させる、充電池(図示しない)が組込まれたム−ブメ
ント27が収容されている。
【0033】こうした腕時計は、太陽電池パネル26に
よって、直射光だけでなく、拡散光(照明の光など)
で、効率良く電気エネルギ−に変換できるので、高い性
能をもたせることができる。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したよう請求項1に記載の発明
によれば、入射した光は、複数の異なる特定波長域の光
となって各樹脂板部材から導出され、同波長に適した太
陽電池により光から電気エネルギーに変換されるように
なるので、高い効率で光電変換を行うことができ、エネ
ルギー変換効率を向上させることができる。 したがっ
て、製造コストを上げずに効率を最大限に上げることが
できる。また、朝、夕の斜めからの入射光も該パネルを
用いることができ、いつでも垂直に光を太陽電池に当て
ることができる。
【0035】請求項2に記載の発明によれば、入射した
光を、もれなく有効的に電気エネルギ−に変換すること
ができ、上記請求項1の効果を一層、向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる太陽電池パネルの斜
視図。
【図2】同実施例の太陽電池パネルの断面図。
【図3】入射した光が、樹脂板によって波長が変更され
ることを説明するための図。
【図4】本発明に係わる太陽電池パネルに発生する電力
と従来の太陽電池に発生する電力を対比して示す図。
【図5】本発明の他の実施例に係わる太陽電池パネルが
付いた腕時計を示す斜視図。
【図6】同腕時計の断面図。
【符号の説明】
121 〜124 …樹脂板 131 〜134 …反射
板(反射層) 141 〜144 …太陽電池 15…太陽
電池。
フロントページの続き (72)発明者 佐野 哲 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 林 徹 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−48985(JP,A) 特開 平1−253283(JP,A) 実開 昭61−136559(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/042 H01L 31/052

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特定波長域の光を集光する染料を含有す
    る樹脂を薄板状に形成してなり、前記特定波長域を異な
    らせて少なくとも2個以上の複数層に重ねられた樹脂板
    部材と、 前記重ねた各樹脂板部材の水平方向の4端面のうち少な
    くとも1端面以上に取り付けられ、各樹脂板部材で定め
    られた特定波長の光のエネルギーを電気エネルギーに変
    換する太陽電池と、 前記重ねた各樹脂板部材の他の端面に取り付けられた反
    射層と、 前記重ねた樹脂板部材の底面に装着され、前記重ねた樹
    脂板部材の上方から入射し前記各樹脂板部材の特定波長
    域を分離したのち透過した光のエネルギーを電気エネル
    ギーに変換する太陽電池とを備えたことを特徴とする太
    陽電池パネル。
  2. 【請求項2】 上記複数層重ねられた樹脂板部材の特定
    周波数は上層から下層に向かって長くなっていることを
    特徴とする請求項1に記載の太陽電池パネル。
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