JP3122439B2 - 織地太陽光集光装置を有する太陽電池電源 - Google Patents
織地太陽光集光装置を有する太陽電池電源Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電力システム、
特に、太陽光集光装置を有する太陽電池電源、および太
陽光集光装置と太陽電力システムの性能を改良する装置
に関する。
特に、太陽光集光装置を有する太陽電池電源、および太
陽光集光装置と太陽電力システムの性能を改良する装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電力システムは入射光エネルギを電
力に変換する太陽電力変換器を有する。１つのタイプの
太陽電力システムは太陽パネルを含んでおり、これは入
射光エネルギを電力に変換する光起電装置である。この
ような太陽電力システムは補充可能な電源を与えるため
多数のタイプの宇宙船で使用されている。例えばほとん
どの静止通信衛星は地球へ再送信するために受信信号を
増幅するのに必要な電力を生成するために太陽電力シス
テムを使用する。
力に変換する太陽電力変換器を有する。１つのタイプの
太陽電力システムは太陽パネルを含んでおり、これは入
射光エネルギを電力に変換する光起電装置である。この
ような太陽電力システムは補充可能な電源を与えるため
多数のタイプの宇宙船で使用されている。例えばほとん
どの静止通信衛星は地球へ再送信するために受信信号を
増幅するのに必要な電力を生成するために太陽電力シス
テムを使用する。
【０００３】太陽パネルは典型的に太陽電池を含んでお
り、これは光エネルギを電流へ変換する半導体材料であ
る。太陽電池の出力電力は入射光の強度と共に増加し、
それ故、通常の入射太陽光に関連するよりも入射強度を
増加することが望ましい。このような増加はレンズによ
り実現されるが、レンズは非常に重く宇宙船用としては
実用的ではない。
り、これは光エネルギを電流へ変換する半導体材料であ
る。太陽電池の出力電力は入射光の強度と共に増加し、
それ故、通常の入射太陽光に関連するよりも入射強度を
増加することが望ましい。このような増加はレンズによ
り実現されるが、レンズは非常に重く宇宙船用としては
実用的ではない。
【０００４】入射光の強度を増加する別の方法は太陽光
集光装置を使用することであり、太陽光集光装置は入射
光を太陽パネルに向けて反射するために太陽パネルに隣
接して位置される反射性パネルである。それ故太陽パネ
ルに入射した光強度は通常の太陽光の強度の数倍にな
る。集光装置は太陽パネルよりも非常に重量が軽く、そ
れ故、重量を比較的増加せずに太陽光のより多くの入射
エネルギが電力の生成に効率的に使用される。
集光装置を使用することであり、太陽光集光装置は入射
光を太陽パネルに向けて反射するために太陽パネルに隣
接して位置される反射性パネルである。それ故太陽パネ
ルに入射した光強度は通常の太陽光の強度の数倍にな
る。集光装置は太陽パネルよりも非常に重量が軽く、そ
れ故、重量を比較的増加せずに太陽光のより多くの入射
エネルギが電力の生成に効率的に使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】既存の太陽光集光装置
は太陽電力システムの性能を実質的に改良する。しかし
ながら、本発明者は、製造技術上の制限により既存の太
陽光集光装置がその潜在的な性能を実現することが妨げ
られていることを認識した。宇宙船用のための通常の太
陽光集光装置はアルミニウムのような反射性金属が表面
層を有するプラスティック材料の薄い層またはシートを
具備している。皺、穴または付着欠陥等の反射性層の欠
陥は太陽パネル上に影を発生し、ある区域でホットスポ
ットとして入射した太陽光を集光し、あるいは入射した
太陽光を散乱し、またはそうでなければ太陽パネルに入
射した光フィールドと干渉する。その結果として、太陽
パネルの正面を横切る光強度の不均一な分布が生じ、こ
れはその性能に悪影響を与える。集光面積が非常に大き
い場合には、太陽光集光装置の製造に対して慎重に注意
してもこのような問題を避けることは難しい。
は太陽電力システムの性能を実質的に改良する。しかし
ながら、本発明者は、製造技術上の制限により既存の太
陽光集光装置がその潜在的な性能を実現することが妨げ
られていることを認識した。宇宙船用のための通常の太
陽光集光装置はアルミニウムのような反射性金属が表面
層を有するプラスティック材料の薄い層またはシートを
具備している。皺、穴または付着欠陥等の反射性層の欠
陥は太陽パネル上に影を発生し、ある区域でホットスポ
ットとして入射した太陽光を集光し、あるいは入射した
太陽光を散乱し、またはそうでなければ太陽パネルに入
射した光フィールドと干渉する。その結果として、太陽
パネルの正面を横切る光強度の不均一な分布が生じ、こ
れはその性能に悪影響を与える。集光面積が非常に大き
い場合には、太陽光集光装置の製造に対して慎重に注意
してもこのような問題を避けることは難しい。
【０００６】したがって太陽電力システムで使用するた
めの改良された太陽光集光装置が必要とされる。本発明
はこの必要性を満たし、さらに関連する利点を与える。
めの改良された太陽光集光装置が必要とされる。本発明
はこの必要性を満たし、さらに関連する利点を与える。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、太陽電力変換
器の正面を横切る不均一な光分布を減少させ、理想的に
は回避するように改良された太陽光集光装置を有する太
陽電池電源を提供する。その太陽電力変換器は結果が従
来よりもさらに予測可能で、さらに均一で、さらに最適
に近い性能である。本発明の太陽電池電源は、重量を付
加せず、広範囲の利用可能な効果に調整されることがで
きる。本発明は太陽電池電源のシステム配列を変化せ
ず、本発明が既存のタイプと将来開発される新しいタイ
プの太陽電池電源で同様に使用されることを許容する。
器の正面を横切る不均一な光分布を減少させ、理想的に
は回避するように改良された太陽光集光装置を有する太
陽電池電源を提供する。その太陽電力変換器は結果が従
来よりもさらに予測可能で、さらに均一で、さらに最適
に近い性能である。本発明の太陽電池電源は、重量を付
加せず、広範囲の利用可能な効果に調整されることがで
きる。本発明は太陽電池電源のシステム配列を変化せ
ず、本発明が既存のタイプと将来開発される新しいタイ
プの太陽電池電源で同様に使用されることを許容する。
【０００８】本発明による、太陽電池電源は、太陽電力
変換器と、太陽電力変換器の方向に入射光を反射するよ
うに位置される太陽光集光装置とを具備し、太陽光集光
装置は、表面に織地パターンを形成された支持体と、こ
の支持体の前記織地パターン表面上に付着された反射器
層とを有し、前記支持体表面の織地パターンによってそ
の上に付着された反射器層の表面に対応する織地パター
ンが形成されていることを特徴とする。
変換器と、太陽電力変換器の方向に入射光を反射するよ
うに位置される太陽光集光装置とを具備し、太陽光集光
装置は、表面に織地パターンを形成された支持体と、こ
の支持体の前記織地パターン表面上に付着された反射器
層とを有し、前記支持体表面の織地パターンによってそ
の上に付着された反射器層の表面に対応する織地パター
ンが形成されていることを特徴とする。
【０００９】本発明はボイラのようなその他の太陽電力
変換器と共に使用されてもよいが、太陽電力変換器は太
陽電池であることが好ましい。支持体はプラスティック
の層によって構成されることが好ましく、織地パターン
はプラスティックに形成される。織地パターンは１組の
平行線であり、太陽光集光装置と太陽電力変換器とが交
差する交差線に垂直な方向に設けられていることが所ま
しい。この好ましい織地パターンはその他の方向ではな
く太陽電池への方向で選択的に光を反射し、それによっ
て光エネルギを生じない。その他の織地パターンも適用
され、特定の応用に使用される。反射器表面は支持体に
付着されたアルミニウム等の反射性金属の薄い層である
ことが好ましい。
変換器と共に使用されてもよいが、太陽電力変換器は太
陽電池であることが好ましい。支持体はプラスティック
の層によって構成されることが好ましく、織地パターン
はプラスティックに形成される。織地パターンは１組の
平行線であり、太陽光集光装置と太陽電力変換器とが交
差する交差線に垂直な方向に設けられていることが所ま
しい。この好ましい織地パターンはその他の方向ではな
く太陽電池への方向で選択的に光を反射し、それによっ
て光エネルギを生じない。その他の織地パターンも適用
され、特定の応用に使用される。反射器表面は支持体に
付着されたアルミニウム等の反射性金属の薄い層である
ことが好ましい。
【００１０】反射性自由表面上のラインパターンは反射
性自由表面に入射された反射光を僅かに散乱する。この
散乱は支持体および／または反射性表面に存在するあら
ゆる欠陥の光学的効果を緩和し、または消去する。光エ
ネルギは失われず、代わりに空間的分布が変更される。
結果は太陽電力変換器の表面に到達するさらに均一に近
い光分布を生じる。太陽電池の表面上の異なる区域に到
達した光の非均一性は太陽電池の効率および出力に実質
上悪影響を生じるので、太陽電力変換器が太陽電池であ
る場合には均一な光分布は特に重要である。
性自由表面に入射された反射光を僅かに散乱する。この
散乱は支持体および／または反射性表面に存在するあら
ゆる欠陥の光学的効果を緩和し、または消去する。光エ
ネルギは失われず、代わりに空間的分布が変更される。
結果は太陽電力変換器の表面に到達するさらに均一に近
い光分布を生じる。太陽電池の表面上の異なる区域に到
達した光の非均一性は太陽電池の効率および出力に実質
上悪影響を生じるので、太陽電力変換器が太陽電池であ
る場合には均一な光分布は特に重要である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のその他の特徴および利点
は、本発明の原理を例示により示した添付図面を伴った
好ましい実施形態についての以下のさらに詳細な説明か
ら明白になるであろう。しかしながら、本発明の技術的
範囲は好ましい実施形態に限定されない。図１は太陽電
池電源22を使用して信号増幅およびその他の宇宙船動作
のための電力を与える通信衛星20形態の宇宙船を示して
いる。図２で示されているように、太陽電池電源22は、
衛星20の中央本体から外方向に延在し、少なくとも１
つ、典型的には複数の太陽電池28を具備したパネルの形
態の太陽電池アレイ26を有する太陽電力変換器24を含ん
でいる。太陽電池アレイ26は入射太陽光を電力に変換す
る。このような太陽電池アレイ26と関連する電力システ
ムは技術的によく知られている。
は、本発明の原理を例示により示した添付図面を伴った
好ましい実施形態についての以下のさらに詳細な説明か
ら明白になるであろう。しかしながら、本発明の技術的
範囲は好ましい実施形態に限定されない。図１は太陽電
池電源22を使用して信号増幅およびその他の宇宙船動作
のための電力を与える通信衛星20形態の宇宙船を示して
いる。図２で示されているように、太陽電池電源22は、
衛星20の中央本体から外方向に延在し、少なくとも１
つ、典型的には複数の太陽電池28を具備したパネルの形
態の太陽電池アレイ26を有する太陽電力変換器24を含ん
でいる。太陽電池アレイ26は入射太陽光を電力に変換す
る。このような太陽電池アレイ26と関連する電力システ
ムは技術的によく知られている。
【００１２】電力対重量に基づいた改良された性能は、
太陽電池アレイ26の表面に入射太陽光を集光することに
よって得られる。太陽光の集光を実現するため、太陽光
集光装置30が太陽電池アレイ26の両側にパネルの形態で
設けられる。太陽光集光装置30は物理的寸法のために太
陽電池アレイ26に衝突しない太陽光を太陽電池アレイ26
に反射するための反射鏡として機能する。太陽光集光装
置30は非常に軽量に作られ、特に太陽電池アレイ26自体
よりも軽く、それによって実質的な結果は太陽電力変換
器24の改良された電力対重量性能を与える。好ましい形
態では、太陽光集光装置30のパネルは好ましくは直線で
ある交差線31に沿って太陽電力変換器24のパネルと交差
している。交差線は図２で示されているような実際の物
理的交差である。太陽光集光装置30が太陽電力変換器24
から物理的に分離されているが太陽電力変換器の方向に
光を反射するように依然として方向付けされている場
合、交差線は空間的にパネル表面の延長部分と交差する
仮想の交差線と等価である。
太陽電池アレイ26の表面に入射太陽光を集光することに
よって得られる。太陽光の集光を実現するため、太陽光
集光装置30が太陽電池アレイ26の両側にパネルの形態で
設けられる。太陽光集光装置30は物理的寸法のために太
陽電池アレイ26に衝突しない太陽光を太陽電池アレイ26
に反射するための反射鏡として機能する。太陽光集光装
置30は非常に軽量に作られ、特に太陽電池アレイ26自体
よりも軽く、それによって実質的な結果は太陽電力変換
器24の改良された電力対重量性能を与える。好ましい形
態では、太陽光集光装置30のパネルは好ましくは直線で
ある交差線31に沿って太陽電力変換器24のパネルと交差
している。交差線は図２で示されているような実際の物
理的交差である。太陽光集光装置30が太陽電力変換器24
から物理的に分離されているが太陽電力変換器の方向に
光を反射するように依然として方向付けされている場
合、交差線は空間的にパネル表面の延長部分と交差する
仮想の交差線と等価である。
【００１３】図３は従来技術による通常の太陽光集光装
置32を示している。太陽光集光装置32は支持体34を含ん
でおり、支持体34上には反射器36が付着されている。典
型的な場合、支持体34は厚さ０．００２５４ｃｍ（０．
００１インチ）のポリイミドのような薄いポリマーシー
トであり、これはKapton（商標名）ポリマーシートとし
てデュポン社から市販されている。反射器36はアルミニ
ウムのような支持体34上に付着された金属の薄層から形
成される。支持体34は典型的に約０．００２５４ｃｍの
厚さであり、反射器36は約１０００乃至１５００オング
ストロームの厚さである。
置32を示している。太陽光集光装置32は支持体34を含ん
でおり、支持体34上には反射器36が付着されている。典
型的な場合、支持体34は厚さ０．００２５４ｃｍ（０．
００１インチ）のポリイミドのような薄いポリマーシー
トであり、これはKapton（商標名）ポリマーシートとし
てデュポン社から市販されている。反射器36はアルミニ
ウムのような支持体34上に付着された金属の薄層から形
成される。支持体34は典型的に約０．００２５４ｃｍの
厚さであり、反射器36は約１０００乃至１５００オング
ストロームの厚さである。
【００１４】原理上、この通常の太陽光集光装置32は良
好に動作し、軽重量で、入射太陽光の太陽電池アレイ26
への完全な反射を実現する。本発明者は、実際に通常の
太陽光集光装置32の最適な性能を実現するために障害が
存在することを認識した。太陽光集光装置32は大きさが
非常に大きい。現在の通信衛星20では、各太陽光集光装
置32は寸法が約２０３．２ｃｍ×３５５．６ｃｍ（８０
インチ×１４０インチ）である。このタイプの薄い構造
では、太陽光集光装置32を全体的に通じて支持体34の破
れ38ａ、皺38ｂ、金属反射器36における付着欠陥38ｃ、
穴38ｄのような太陽光集光装置32に必然的な小さい欠陥
38が存在する。欠陥38が存在した結果が図６のＡに示さ
れている。通常の太陽光集光装置32の欠陥のない区域に
入射する光線40は太陽電池アレイ26に向けて反射され
る。しかしながら、欠陥38の区域の通常の太陽光集光装
置32に入射する光線42は、その欠陥のない正常の状態で
反射される位置へは反射されず、太陽電池アレイ26上に
影44を残す（他の欠陥はある区域の入射太陽光を過剰に
集光する可能性があり、その結果太陽電池のホットスポ
ットおよび影が生じる。）影44中に位置する太陽電池か
らの出力電力は減少され、それによってこの影は太陽電
池アレイ26の効率を減少する。通常の太陽光集光装置32
において高い完全性を実現するため非常に注意しても、
このように製造された構造の全ての欠陥38は利用可能な
製造技術によって完全に防止または除去されることはで
きない。さらに、通常の太陽光集光装置を貫通して通り
抜ける微小隕石によって穴が生じる等、新しい欠陥が動
作中に発生される。
好に動作し、軽重量で、入射太陽光の太陽電池アレイ26
への完全な反射を実現する。本発明者は、実際に通常の
太陽光集光装置32の最適な性能を実現するために障害が
存在することを認識した。太陽光集光装置32は大きさが
非常に大きい。現在の通信衛星20では、各太陽光集光装
置32は寸法が約２０３．２ｃｍ×３５５．６ｃｍ（８０
インチ×１４０インチ）である。このタイプの薄い構造
では、太陽光集光装置32を全体的に通じて支持体34の破
れ38ａ、皺38ｂ、金属反射器36における付着欠陥38ｃ、
穴38ｄのような太陽光集光装置32に必然的な小さい欠陥
38が存在する。欠陥38が存在した結果が図６のＡに示さ
れている。通常の太陽光集光装置32の欠陥のない区域に
入射する光線40は太陽電池アレイ26に向けて反射され
る。しかしながら、欠陥38の区域の通常の太陽光集光装
置32に入射する光線42は、その欠陥のない正常の状態で
反射される位置へは反射されず、太陽電池アレイ26上に
影44を残す（他の欠陥はある区域の入射太陽光を過剰に
集光する可能性があり、その結果太陽電池のホットスポ
ットおよび影が生じる。）影44中に位置する太陽電池か
らの出力電力は減少され、それによってこの影は太陽電
池アレイ26の効率を減少する。通常の太陽光集光装置32
において高い完全性を実現するため非常に注意しても、
このように製造された構造の全ての欠陥38は利用可能な
製造技術によって完全に防止または除去されることはで
きない。さらに、通常の太陽光集光装置を貫通して通り
抜ける微小隕石によって穴が生じる等、新しい欠陥が動
作中に発生される。
【００１５】図４のＡ乃至Ｂは本発明による太陽光集光
装置50を示している。通常の太陽光集光装置32でのよう
に、太陽光集光装置50は支持体52と、支持体52の片面に
位置する反射器54とを含んでいる。支持体52は０．００
２５４ｃｍの厚さのポリイミドフィルムのようなポリマ
ーの薄層またはシートであり、これはKapton（商標名）
ポリマーシートとしてデュポン社から入手可能である。
ポリエチレンテレフタル酸ポリエステル（マイラー（商
標名）ポリマーシート）およびＦＥＰポリテトラフルオ
ロエチレン（テフロンシート）のようなその他のタイプ
のポリマーも特定の応用で使用されてもよい。反射器54
はアルミニウムのような支持体52上に付着された薄い金
属層から形成され、自由表面55を有する。（自由表面55
は太陽光が入射する反射器54の表面であり、支持体52と
反対側である）。銀または金等のその他の材料も反射器
54に使用されてもよい。支持体52は約０．０００５乃至
０．０２５４ｃｍ（０．０００２インチ乃至約０．０１
０インチ）であることが好ましく、約（０．００１イン
チ）の厚さであることが最も好ましい。反射器54は典型
的には支持体52よりも非常に薄く、約５００オングスト
ロームから約３０００オングストロームであることが好
ましく、約１０００から約１５００オングストロームの
厚さであることが最も好ましいが、本発明はこれらの好
ましい範囲外の厚さの支持体52と反射器54で動作可能で
ある。支持体52と反射器54がさらに薄いならば、これら
は一体化の損失を受ける。これらがさらに厚いならば、
付加的な利点なしに重量が付加される。太陽光集光装置
50はフレーム56に取付けられてもよく、または時には支
持体ベースと呼ばれる付加的な基体58を設けられてもよ
く、これはいずれにしても太陽光集光装置50を支持し、
これが設置およびサービス中に管理され取付けられ配置
されることを可能にする。保護被覆のような被覆は選択
的に所望ならば自由表面55にわたって設けられてもよ
い。
装置50を示している。通常の太陽光集光装置32でのよう
に、太陽光集光装置50は支持体52と、支持体52の片面に
位置する反射器54とを含んでいる。支持体52は０．００
２５４ｃｍの厚さのポリイミドフィルムのようなポリマ
ーの薄層またはシートであり、これはKapton（商標名）
ポリマーシートとしてデュポン社から入手可能である。
ポリエチレンテレフタル酸ポリエステル（マイラー（商
標名）ポリマーシート）およびＦＥＰポリテトラフルオ
ロエチレン（テフロンシート）のようなその他のタイプ
のポリマーも特定の応用で使用されてもよい。反射器54
はアルミニウムのような支持体52上に付着された薄い金
属層から形成され、自由表面55を有する。（自由表面55
は太陽光が入射する反射器54の表面であり、支持体52と
反対側である）。銀または金等のその他の材料も反射器
54に使用されてもよい。支持体52は約０．０００５乃至
０．０２５４ｃｍ（０．０００２インチ乃至約０．０１
０インチ）であることが好ましく、約（０．００１イン
チ）の厚さであることが最も好ましい。反射器54は典型
的には支持体52よりも非常に薄く、約５００オングスト
ロームから約３０００オングストロームであることが好
ましく、約１０００から約１５００オングストロームの
厚さであることが最も好ましいが、本発明はこれらの好
ましい範囲外の厚さの支持体52と反射器54で動作可能で
ある。支持体52と反射器54がさらに薄いならば、これら
は一体化の損失を受ける。これらがさらに厚いならば、
付加的な利点なしに重量が付加される。太陽光集光装置
50はフレーム56に取付けられてもよく、または時には支
持体ベースと呼ばれる付加的な基体58を設けられてもよ
く、これはいずれにしても太陽光集光装置50を支持し、
これが設置およびサービス中に管理され取付けられ配置
されることを可能にする。保護被覆のような被覆は選択
的に所望ならば自由表面55にわたって設けられてもよ
い。
【００１６】太陽光集光装置50は本発明の太陽光集光装
置50の織地パターン60の存在において通常の太陽光集光
装置32と異なる。織地パターン60は好ましくは支持体52
上に形成され、それから反射器54が支持体52の上に重な
って付着され、それによって織地パターン60が反射器54
で再生され、反射器54の自由表面55で可視状態となる。
好ましい織地パターン60は、図２、４のＡ、４のＢ、６
のＢで示されているように１組の平行な直線的な線形凹
部62である。１組の線形凹部62の線は太陽光集光装置50
と太陽電力変換器24の交差線31にほぼ垂直の方向であ
る。線形凹部62は任意の所望の距離で隔てられてもよ
い。ミリメートル当りの凹部数が多いほど可視光を回折
する傾向があるので好ましいが、凹部の密度はミリメー
トル当り約３００凹部よりも少ない。さらに凹部の密度
はミリメートル当たり約３０凹部であることがより好ま
しい。凹部の深さは支持体52の厚さよりも小さく、約
（０．００００４インチ）から約（０．００４インチ）
であることが好ましい。それよりも深さが大きい、また
はそれよりも小さい凹部が応用によっては使用されても
よい。凹部62のプロフィールは、例えば正弦波、方形波
または三角形波のような任意の動作可能なタイプであ
る。凹部62は相互から規則的または不規則に隔てられて
もよく、同一または異なる間隔、深さ、形状であっても
よい。
置50の織地パターン60の存在において通常の太陽光集光
装置32と異なる。織地パターン60は好ましくは支持体52
上に形成され、それから反射器54が支持体52の上に重な
って付着され、それによって織地パターン60が反射器54
で再生され、反射器54の自由表面55で可視状態となる。
好ましい織地パターン60は、図２、４のＡ、４のＢ、６
のＢで示されているように１組の平行な直線的な線形凹
部62である。１組の線形凹部62の線は太陽光集光装置50
と太陽電力変換器24の交差線31にほぼ垂直の方向であ
る。線形凹部62は任意の所望の距離で隔てられてもよ
い。ミリメートル当りの凹部数が多いほど可視光を回折
する傾向があるので好ましいが、凹部の密度はミリメー
トル当り約３００凹部よりも少ない。さらに凹部の密度
はミリメートル当たり約３０凹部であることがより好ま
しい。凹部の深さは支持体52の厚さよりも小さく、約
（０．００００４インチ）から約（０．００４インチ）
であることが好ましい。それよりも深さが大きい、また
はそれよりも小さい凹部が応用によっては使用されても
よい。凹部62のプロフィールは、例えば正弦波、方形波
または三角形波のような任意の動作可能なタイプであ
る。凹部62は相互から規則的または不規則に隔てられて
もよく、同一または異なる間隔、深さ、形状であっても
よい。
【００１７】交差線31に垂直に方向付けされている平行
な線形凹部62は入射光を太陽電池アレイ26方向へ反射
し、電気エネルギの生成を行う。光エネルギはその他の
方向に反射されず、それ故損失されない。
な線形凹部62は入射光を太陽電池アレイ26方向へ反射
し、電気エネルギの生成を行う。光エネルギはその他の
方向に反射されず、それ故損失されない。
【００１８】図５で示されているように、相互に平行な
湾曲した曲線パターン等のその他のタイプの織地パター
ン60が使用されてもよい。その他のタイプの織地パター
ン例はホログラフ形状またはフレネル形状を含んでい
る。
湾曲した曲線パターン等のその他のタイプの織地パター
ン60が使用されてもよい。その他のタイプの織地パター
ン例はホログラフ形状またはフレネル形状を含んでい
る。
【００１９】図６のＢは、交差線31に垂直な方向に並ん
だ１組の線形凹部62の好ましい形態の織地パターン60の
存在の有効な効果を示している。太陽光集光装置50の欠
陥のない区域に入射したビーム64は１組の線形凹部62に
よって分散ビーム66へ分散される。これらの分散ビーム
66はやや鏡像的に太陽電池アレイ26に入射し、それによ
って入射ビーム64のエネルギは図６のＡの場合よりも広
い区域の太陽電池アレイ26にわたって拡散される。太陽
光集光装置50は図３と関連して先に説明したのと同一タ
イプの欠陥38を含んでいると予測される。欠陥区域38に
入射するビーム68は反射されないが、他の入射ビーム64
が分散ビーム66へ分散されたため図６のＡのような影44
に対応する区域はない。
だ１組の線形凹部62の好ましい形態の織地パターン60の
存在の有効な効果を示している。太陽光集光装置50の欠
陥のない区域に入射したビーム64は１組の線形凹部62に
よって分散ビーム66へ分散される。これらの分散ビーム
66はやや鏡像的に太陽電池アレイ26に入射し、それによ
って入射ビーム64のエネルギは図６のＡの場合よりも広
い区域の太陽電池アレイ26にわたって拡散される。太陽
光集光装置50は図３と関連して先に説明したのと同一タ
イプの欠陥38を含んでいると予測される。欠陥区域38に
入射するビーム68は反射されないが、他の入射ビーム64
が分散ビーム66へ分散されたため図６のＡのような影44
に対応する区域はない。
【００２０】結果として、太陽電池アレイ26に入射する
光エネルギ強度は通常の太陽光集光装置32の場合よりも
均一である。太陽電池の入射強度の不規則な分布は太陽
電池アレイの電気出力に電気的な非効率をもたらすの
で、この結果は太陽電力変換器24の全体的な性能をさら
に良好にする。本発明の方法は太陽電池アレイに入射す
る光エネルギ分布を規則的にし、アレイから良好な電気
出力を生成する。
光エネルギ強度は通常の太陽光集光装置32の場合よりも
均一である。太陽電池の入射強度の不規則な分布は太陽
電池アレイの電気出力に電気的な非効率をもたらすの
で、この結果は太陽電力変換器24の全体的な性能をさら
に良好にする。本発明の方法は太陽電池アレイに入射す
る光エネルギ分布を規則的にし、アレイから良好な電気
出力を生成する。
【００２１】図７は、本発明による太陽電池電源を製造
する好ましい方法のフロー図である。符号80でポリマー
支持体材料が準備される。この材料は塊として与えら
れ、その後、支持体52に必要なようにステップ82で薄層
に形成される。ステップ84で織地パターンが支持層52に
与えられ、形成される。織地パターンは不本意に存在す
る欠陥のような特性とは異なって、支持層52に故意に形
成された特徴のある形状のアレイである。織地パターン
は１組の線形形状であることが好ましく、線は局部的に
相互に平行に方向付けされている。
する好ましい方法のフロー図である。符号80でポリマー
支持体材料が準備される。この材料は塊として与えら
れ、その後、支持体52に必要なようにステップ82で薄層
に形成される。ステップ84で織地パターンが支持層52に
与えられ、形成される。織地パターンは不本意に存在す
る欠陥のような特性とは異なって、支持層52に故意に形
成された特徴のある形状のアレイである。織地パターン
は１組の線形形状であることが好ましく、線は局部的に
相互に平行に方向付けされている。
【００２２】ステップ80、82、84は支持体材料フィルム
製造業者（Kapton（商標名）材料の場合にはデュポン
社）により行われる。例えば、形成ステップ82はダイを
通って、またはローラ間をポリマー材料を通過されるこ
とにより行われてもよく、ダイまたはローラは負の織地
パターン60を有し、それによって織地パターンがポリマ
ー材料のシートに形成される。別の方法では、ポリマー
材料の平坦で織地のないシートが製造業者から購入され
てもよく、エンドユーザはポリマー材料の織地のないシ
ートを僅かに加熱されたローラ上を通過させる等の作業
によって、ステップ84において織地パターンをエンボス
してもよい。いずれの場合でも、ポリマー材料のシート
表面上を一方方向でサンドペーパーで磨いて凹部を形成
する等、織地パターンはその他の動作可能な技術により
形成されてもよく、凹部の深さおよび間隔はサンドペー
パーの粗さとサンドペーパーに与えられた圧力により決
定される。
製造業者（Kapton（商標名）材料の場合にはデュポン
社）により行われる。例えば、形成ステップ82はダイを
通って、またはローラ間をポリマー材料を通過されるこ
とにより行われてもよく、ダイまたはローラは負の織地
パターン60を有し、それによって織地パターンがポリマ
ー材料のシートに形成される。別の方法では、ポリマー
材料の平坦で織地のないシートが製造業者から購入され
てもよく、エンドユーザはポリマー材料の織地のないシ
ートを僅かに加熱されたローラ上を通過させる等の作業
によって、ステップ84において織地パターンをエンボス
してもよい。いずれの場合でも、ポリマー材料のシート
表面上を一方方向でサンドペーパーで磨いて凹部を形成
する等、織地パターンはその他の動作可能な技術により
形成されてもよく、凹部の深さおよび間隔はサンドペー
パーの粗さとサンドペーパーに与えられた圧力により決
定される。
【００２３】ポリマー支持体材料の織地の完了後、ステ
ップ86において、金属反射器54が所望な厚さまで支持体
52に付着される。好ましいアルミニウム金属反射器54の
場合、アルミニウムは物理的蒸着により付着される。金
属反射器54の厚さが支持体52の厚さよりも小さいので、
支持体52の織地パターンは金属反射器54の自由表面55へ
再生される。支持体52に付着された反射器54を有する太
陽光集光装置50はステップ88において図４のＡのように
フレーム56に取付けられ、あるいは図４のＢのように基
体58、またはその他の構造に取付けられ、それによって
太陽光集光装置50の製造を完了する。
ップ86において、金属反射器54が所望な厚さまで支持体
52に付着される。好ましいアルミニウム金属反射器54の
場合、アルミニウムは物理的蒸着により付着される。金
属反射器54の厚さが支持体52の厚さよりも小さいので、
支持体52の織地パターンは金属反射器54の自由表面55へ
再生される。支持体52に付着された反射器54を有する太
陽光集光装置50はステップ88において図４のＡのように
フレーム56に取付けられ、あるいは図４のＢのように基
体58、またはその他の構造に取付けられ、それによって
太陽光集光装置50の製造を完了する。
【００２４】太陽電力変換器24はステップ90において完
全な形態で与えられる。太陽電力変換器24は太陽電池ア
レイ26を含むことが好ましいが、ボイラ管のようなその
他のタイプの太陽電力変換器が、適宜使用されてもよ
い。種々のタイプの太陽電力変換器の製造が技術で知ら
れている。
全な形態で与えられる。太陽電力変換器24は太陽電池ア
レイ26を含むことが好ましいが、ボイラ管のようなその
他のタイプの太陽電力変換器が、適宜使用されてもよ
い。種々のタイプの太陽電力変換器の製造が技術で知ら
れている。
【００２５】太陽電力変換器と太陽光集光装置がステッ
プ92において太陽電池電源22のような装置に組立てられ
る。
プ92において太陽電池電源22のような装置に組立てられ
る。
【００２６】本発明の特定の実施形態を図示目的で詳細
に説明したが、種々の変形および強化を本発明の技術的
範囲を逸脱せずに行ってもよい。したがって本発明は特
許請求の範囲以外には限定されない。
に説明したが、種々の変形および強化を本発明の技術的
範囲を逸脱せずに行ってもよい。したがって本発明は特
許請求の範囲以外には限定されない。
【図１】太陽電池電源を有する衛星の斜視図。
【図２】図１の太陽電池電源の太陽電力変換器の一部分
の斜視図。
の斜視図。
【図３】通常の太陽光集光装置の概略断面図。
【図４】図２の線４−４で切取った太陽光集光装置の第
１および第２の実施形態の概略断面図。
１および第２の実施形態の概略断面図。
【図５】代わりの織地パターンの一部分の平面図。
【図６】通常の太陽光集光装置の光線通路と、織地太陽
光集光装置の光線通路の概略図。
光集光装置の光線通路の概略図。
【図７】太陽光集光装置を製造する方法のフロー図。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−45854（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−204219（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−116692（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (13)
- 【請求項１】 太陽電力変換器と、 太陽電力変換器の方向に入射光を反射するように位置さ
れる太陽光集光装置とを具備し、 太陽光集光装置は、表面に織地パターンを形成された支
持体と、この支持体の前記織地パターン表面上に付着さ
れた反射器層とを有し、前記支持体表面の織地パターン
によってその上に付着された反射器層の表面に対応する
織地パターンが形成されていることを特徴とする太陽電
池電源。 - 【請求項２】 太陽電力変換器は少なくとも１つの太陽
電池を具備している請求項１記載の太陽電池電源。 - 【請求項３】 織地パターンは１組の平行な直線形状の
凹部から構成されている請求項１または２記載の太陽電
池電源。 - 【請求項４】 太陽光集光装置は、交差線に沿って太陽
電力変換器と交差しており、前記１組の平行な直線形状
の凹部は交差線に実質上垂直な方向に設けられている請
求項３記載の太陽電池電源。 - 【請求項５】 支持体はプラスティックの層を具備し、
織地パターンはプラスティック表面領域に形成されてい
る請求項１乃至４のいずれか１項記載の太陽電池電源。 - 【請求項６】 基体と、 基体に重なるプラスティックの層とを具備し、織地パタ
ーンがプラスティックに形成される請求項１乃至４のい
ずれか１項記載の太陽電池電源。 - 【請求項７】 太陽光集光装置はさらに支持体が取付け
られるフレームを具備している請求項１乃至６のいずれ
か１項記載の太陽電池電源。 - 【請求項８】 反射器の表面が金属層である請求項１乃
至７のいずれか１項記載の太陽電池電源。 - 【請求項９】 反射器の表面がアルミニウム層である請
求項１乃至７のいずれか１項記載の太陽電池電源。 - 【請求項１０】 基体と、支持体はプラスティックの層を具備し、織地パターンが
プラスティック表面に 形成されており、 反射器表面はプラスティック層上に付着された金属層を
具備している請求項１乃至４のいずれか１項記載の太陽
電池電源。 - 【請求項１１】 プラスティック層が約０．０００２イ
ンチから約０．０１０インチの厚さであり、金属層は約
５００オングストロームから約３０００オングストロー
ムの厚さである請求項１０記載の太陽電池電源。 - 【請求項１２】 織地パターンが１組の凹部を具備して
いる請求項１乃至３および６乃至１１のいずれか１項記
載の太陽電池電源。 - 【請求項１３】 太陽電力変換器が付加された宇宙船を
具備している請求項１乃至１２のいずれか１項記載の太
陽電池電源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/165,757 US6043425A (en) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | Solar power source with textured solar concentrator |
| US165757 | 1998-10-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114571A JP2000114571A (ja) | 2000-04-21 |
| JP3122439B2 true JP3122439B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=22600334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11282909A Expired - Lifetime JP3122439B2 (ja) | 1998-10-02 | 1999-10-04 | 織地太陽光集光装置を有する太陽電池電源 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6043425A (ja) |
| EP (1) | EP0996170A3 (ja) |
| JP (1) | JP3122439B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7369735B2 (en) * | 2002-02-15 | 2008-05-06 | Biosynergetics, Inc. | Apparatus for the collection and transmission of electromagnetic radiation |
| US6660928B1 (en) | 2002-04-02 | 2003-12-09 | Essential Research, Inc. | Multi-junction photovoltaic cell |
| US6921050B2 (en) * | 2003-01-17 | 2005-07-26 | Northrop Grumman Corporation | Solar torque control using thin film directionally reflective, emissive, absorptive and transmissive surfaces |
| US7777955B2 (en) * | 2005-07-29 | 2010-08-17 | Optical Research Associates | Rippled mixers for uniformity and color mixing |
| KR100964153B1 (ko) * | 2006-11-22 | 2010-06-17 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지의 제조방법 및 그에 의해 제조되는 태양전지 |
| KR100879393B1 (ko) * | 2007-04-20 | 2009-01-20 | 유성열 | 태양광 반사장치 |
| AU2008340000B2 (en) * | 2007-12-21 | 2011-11-24 | Agc Glass Europe | Solar energy reflector |
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| US8933320B2 (en) * | 2008-01-18 | 2015-01-13 | Tenksolar, Inc. | Redundant electrical architecture for photovoltaic modules |
| US8212139B2 (en) | 2008-01-18 | 2012-07-03 | Tenksolar, Inc. | Thin-film photovoltaic module |
| US20090188561A1 (en) * | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Emcore Corporation | High concentration terrestrial solar array with III-V compound semiconductor cell |
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| US9012771B1 (en) | 2009-09-03 | 2015-04-21 | Suncore Photovoltaics, Inc. | Solar cell receiver subassembly with a heat shield for use in a concentrating solar system |
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| US9299861B2 (en) | 2010-06-15 | 2016-03-29 | Tenksolar, Inc. | Cell-to-grid redundandt photovoltaic system |
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| US9893223B2 (en) | 2010-11-16 | 2018-02-13 | Suncore Photovoltaics, Inc. | Solar electricity generation system |
| US10020410B1 (en) * | 2012-11-01 | 2018-07-10 | University Of South Florida | Solar tiles and arrays |
| WO2015179214A2 (en) | 2014-05-14 | 2015-11-26 | California Institute Of Technology | Large-scale space-based solar power station: power transmission using steerable beams |
| WO2015175839A1 (en) | 2014-05-14 | 2015-11-19 | California Institute Of Technology | Large-scale space-based solar power station: packaging, deployment and stabilization of lightweight structures |
| WO2015187739A1 (en) * | 2014-06-02 | 2015-12-10 | California Institute Of Technology | Large-scale space-based solar power station: efficient power generation tiles |
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