JP3174549B2 - 太陽光発電装置及び太陽光発電モジュール並びに太陽光発電システムの設置方法 - Google Patents
太陽光発電装置及び太陽光発電モジュール並びに太陽光発電システムの設置方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電装置、
太陽光発電モジュールおよび太陽光発電システムに関す
る。
太陽光発電モジュールおよび太陽光発電システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】集光体の受光面の面積に対する受光素子
の面積比（受光面の面積/受光素子の面積）すなわち集
光倍率を大きくすることにより受光素子の面積を低減す
ることを目的とした太陽光発電モジュールは、例えば特
表平６−５１１６０２号公報に示されている。
の面積比（受光面の面積/受光素子の面積）すなわち集
光倍率を大きくすることにより受光素子の面積を低減す
ることを目的とした太陽光発電モジュールは、例えば特
表平６−５１１６０２号公報に示されている。
【０００３】これの断面図を図３（ａ）に示す。受光面
１と反射面２と媒体４からなる第１の集光体１６と、こ
れと同じ形をした第２の集光体１７を互いに対称となる
向きに配置している。また、受光面１と反射面２のなす
角度は４５°より小さくして、集光倍率を１より大きく
し、受光素子５の面積を受光面１の面積より小さくして
いる。この角度をより小さくすることにより集光倍率は
大きくできるが、集光倍率はせいぜい１０倍程度が理論
限界であるためこの角度はせいぜい５.７°が下限であ
る。
１と反射面２と媒体４からなる第１の集光体１６と、こ
れと同じ形をした第２の集光体１７を互いに対称となる
向きに配置している。また、受光面１と反射面２のなす
角度は４５°より小さくして、集光倍率を１より大きく
し、受光素子５の面積を受光面１の面積より小さくして
いる。この角度をより小さくすることにより集光倍率は
大きくできるが、集光倍率はせいぜい１０倍程度が理論
限界であるためこの角度はせいぜい５.７°が下限であ
る。
【０００４】また、図４（ａ）に示すような、第１、第
２の集光体１６、１７にカバーガラス部２００が設けら
れた太陽光発電モジュールが、「プロットタイプ フォ
トボルタイック ルーフ タイルズ」、第１３回 ヨー
ロピアン フォトボルタイック ソーラー エネルギー
コンファレンス、ニース フランス、１９９５年１０
月、１４８３〜１４８６頁(PROTOTYPE PHOTOVOLTAIC RO
OFTILES,13 TH EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY C
ONFERENCE, NICE, FRANCE, OCTOBER 1995, pp1483-148
6)に示されている。
２の集光体１６、１７にカバーガラス部２００が設けら
れた太陽光発電モジュールが、「プロットタイプ フォ
トボルタイック ルーフ タイルズ」、第１３回 ヨー
ロピアン フォトボルタイック ソーラー エネルギー
コンファレンス、ニース フランス、１９９５年１０
月、１４８３〜１４８６頁(PROTOTYPE PHOTOVOLTAIC RO
OFTILES,13 TH EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY C
ONFERENCE, NICE, FRANCE, OCTOBER 1995, pp1483-148
6)に示されている。
【０００５】また、この文献には、図５（ａ）に示すよ
うな、受光素子５の受光面が第１、第２の集光体１６、
１７の受光面と垂直に配置された太陽光発電モジュール
が示されている。
うな、受光素子５の受光面が第１、第２の集光体１６、
１７の受光面と垂直に配置された太陽光発電モジュール
が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の太陽光
発電モジュールは、受光面を水平面から設置場所の緯度
だけ傾けて、春分および秋分時の太陽光が受光面に垂直
に入射するように設置する。例えば、北半球の北緯３４
°にある東京に設置する場合は、受光面を水平面から南
へ向けて３４°傾けて設置する。
発電モジュールは、受光面を水平面から設置場所の緯度
だけ傾けて、春分および秋分時の太陽光が受光面に垂直
に入射するように設置する。例えば、北半球の北緯３４
°にある東京に設置する場合は、受光面を水平面から南
へ向けて３４°傾けて設置する。
【０００７】また、カバーガラス部２００が設けられて
いない場合の第１、第２の集光体１６、１７は、通常、
図６に示すように、断面形状の狭い方から受光面にほぼ
平行に入射する太陽光から、入射角が小さくなって受光
面に垂直な太陽光となり、さらに入射角が大きくなって
２４°となる点を通る太陽光までを取り込む構造に設計
されている。第１、第２の集光体１６、１７の上方の図
にこの様子を示す。ここで、２４°は地球の公転面に対
する地軸の傾き角度に一致している。図６の上部に、太
陽光の１年間の移動角度を示す。
いない場合の第１、第２の集光体１６、１７は、通常、
図６に示すように、断面形状の狭い方から受光面にほぼ
平行に入射する太陽光から、入射角が小さくなって受光
面に垂直な太陽光となり、さらに入射角が大きくなって
２４°となる点を通る太陽光までを取り込む構造に設計
されている。第１、第２の集光体１６、１７の上方の図
にこの様子を示す。ここで、２４°は地球の公転面に対
する地軸の傾き角度に一致している。図６の上部に、太
陽光の１年間の移動角度を示す。
【０００８】したがって、図３（ａ）のように、春分お
よび秋分時の太陽光４００、４０１が受光面１に垂直に
入射するように太陽光発電モジュールを設置した場合に
は、春分および秋分時からそれぞれ２４°ずれる夏至お
よび冬至までの期間を含め、１年を通して効率良く発電
できる。
よび秋分時の太陽光４００、４０１が受光面１に垂直に
入射するように太陽光発電モジュールを設置した場合に
は、春分および秋分時からそれぞれ２４°ずれる夏至お
よび冬至までの期間を含め、１年を通して効率良く発電
できる。
【０００９】しかし、太陽光発電モジュールは、常に、
春分および秋分時の太陽光が受光面に垂直に入射するよ
うに設置されるとは限らない。すなわち、屋根等の設置
面に接して設置する場合があり、この場合には、例えば
図３（ｂ）に示す状態で、春分および秋分時の太陽光４
００、４０１が受光面１に入射する。その結果、第２の
集光体１７には太陽光４００が取り込まれるが、第１の
集光体１６には太陽光４０１が取り込まれないこととな
り、取り込み率が低下する。
春分および秋分時の太陽光が受光面に垂直に入射するよ
うに設置されるとは限らない。すなわち、屋根等の設置
面に接して設置する場合があり、この場合には、例えば
図３（ｂ）に示す状態で、春分および秋分時の太陽光４
００、４０１が受光面１に入射する。その結果、第２の
集光体１７には太陽光４００が取り込まれるが、第１の
集光体１６には太陽光４０１が取り込まれないこととな
り、取り込み率が低下する。
【００１０】また、図４（ａ）のようにカバーガラス部
２００が設けられている場合には、全反射の起こる面す
なわち受光面１が、図３（ａ）の受光面に相当するカバ
ーガラス部２００の下面３２からカバーガラス部２００
の上面１に移る。その結果、カバーガラス部２００が設
けられていない場合には取り込むことができる太陽光の
中で、取り込めず外部に逃げてしまう光４０２が生じ、
取り込み率が低下する。この取り込み率の低下は、図４
（ｂ）のように、春分および秋分時の太陽光が受光面に
垂直に入射しないように設置されている場合も同様であ
る。すなわち、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、入射
光４０２は、第２の集光体１７に入射して反射面２で反
射され受光面１で全反射した後、第１の集光体１６に入
射し、その後、第１の集光体１６の対称配置のため、受
光素子５に取り込めず外部に逃げてしまう。
２００が設けられている場合には、全反射の起こる面す
なわち受光面１が、図３（ａ）の受光面に相当するカバ
ーガラス部２００の下面３２からカバーガラス部２００
の上面１に移る。その結果、カバーガラス部２００が設
けられていない場合には取り込むことができる太陽光の
中で、取り込めず外部に逃げてしまう光４０２が生じ、
取り込み率が低下する。この取り込み率の低下は、図４
（ｂ）のように、春分および秋分時の太陽光が受光面に
垂直に入射しないように設置されている場合も同様であ
る。すなわち、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、入射
光４０２は、第２の集光体１７に入射して反射面２で反
射され受光面１で全反射した後、第１の集光体１６に入
射し、その後、第１の集光体１６の対称配置のため、受
光素子５に取り込めず外部に逃げてしまう。
【００１１】また、図５（ａ）の場合、および春分およ
び秋分時の太陽光が受光面に垂直に入射しないように設
置されている図５（ｂ）の場合も、第１、第２の集光体
１６、１７の向きが図３（ａ）、（ｂ）と同じであり、
このモジュールにも同様の取り込み率低下の問題があ
る。
び秋分時の太陽光が受光面に垂直に入射しないように設
置されている図５（ｂ）の場合も、第１、第２の集光体
１６、１７の向きが図３（ａ）、（ｂ）と同じであり、
このモジュールにも同様の取り込み率低下の問題があ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、受光面、反射
面および受光面を含むカバーガラス部を有しかつカバー
ガラス部が繋がった状態で接続された複数個の集光体
と、この集光体に少なくともその表面の一部が接してい
る受光素子を有し、一つの集光体に入射した光を、反射
面での反射、カバーガラス部の通過、受光面での反射の
順に進む光路を経て、一つの集光体に隣接する集光体の
受光素子に取り込むことができ、受光面を境界とする集
光体部分と外部との屈折率は上記集光体部分の方が大き
く、一集光体の入射光の取り込み率は、受光面と反射面
と受光素子を含む断面における受光面の法線より右に傾
いた全角度からの第１の入射光に対する取り込み率と左
に傾いた全角度からの第２の入射光に対する取り込み率
とで異なっており、かつ複数個の集光体全体の入射光の
取り込み率は、第１の入射光に対する取り込み率と第２
の入射光に対する取り込み率の大小関係が、一集光体に
おける入射光の取り込み率の大小関係と同じである太陽
光発電モジュールである。
面および受光面を含むカバーガラス部を有しかつカバー
ガラス部が繋がった状態で接続された複数個の集光体
と、この集光体に少なくともその表面の一部が接してい
る受光素子を有し、一つの集光体に入射した光を、反射
面での反射、カバーガラス部の通過、受光面での反射の
順に進む光路を経て、一つの集光体に隣接する集光体の
受光素子に取り込むことができ、受光面を境界とする集
光体部分と外部との屈折率は上記集光体部分の方が大き
く、一集光体の入射光の取り込み率は、受光面と反射面
と受光素子を含む断面における受光面の法線より右に傾
いた全角度からの第１の入射光に対する取り込み率と左
に傾いた全角度からの第２の入射光に対する取り込み率
とで異なっており、かつ複数個の集光体全体の入射光の
取り込み率は、第１の入射光に対する取り込み率と第２
の入射光に対する取り込み率の大小関係が、一集光体に
おける入射光の取り込み率の大小関係と同じである太陽
光発電モジュールである。
【００１３】ここで、第１、第２の入射光は、一集光体
の形状および複数個の集光体の配置を確認するためのも
のであり、実際の太陽光である必要はない。また、取り
込み率は、集光体への入射光の中の受光素子に入る割合
で定義される。発電の場合で云うと、入射光の中の発電
に寄与する光の割合となる。また、取り込み率の大小関
係の条件を満たせば、大小の比は、太陽光発電モジュー
ルの設置の仕方等の事情で種々の場合が考えられる。
の形状および複数個の集光体の配置を確認するためのも
のであり、実際の太陽光である必要はない。また、取り
込み率は、集光体への入射光の中の受光素子に入る割合
で定義される。発電の場合で云うと、入射光の中の発電
に寄与する光の割合となる。また、取り込み率の大小関
係の条件を満たせば、大小の比は、太陽光発電モジュー
ルの設置の仕方等の事情で種々の場合が考えられる。
【００１４】また、本発明は、受光面、反射面および受
光面を含むカバーガラス部を有しかつカバーガラス部が
繋がった状態で接続された複数個の集光体と、この集光
体に少なくともその表面の一部が接している受光素子を
有し、一つの集光体に入射した光を、反射面での反射、
カバーガラス部の通過、受光面での反射の順に進む光路
を経て、一つの集光体に隣接する集光体の受光素子に取
り込むことができる構造を有し、受光面を境界とする集
光体部分と外部との屈折率は集光体部分の方が大きく、
受光面と反射面と受光素子を含む断面における受光面の
任意の点から等距離の２点に等角で対称に入射する２つ
の入射光の入射後の集光体中の光路はこの任意の点に対
して非対称であり、かつこの非対称の傾向が一致するよ
うに複数個の集光体が配置されている太陽光発電モジュ
ールである。
光面を含むカバーガラス部を有しかつカバーガラス部が
繋がった状態で接続された複数個の集光体と、この集光
体に少なくともその表面の一部が接している受光素子を
有し、一つの集光体に入射した光を、反射面での反射、
カバーガラス部の通過、受光面での反射の順に進む光路
を経て、一つの集光体に隣接する集光体の受光素子に取
り込むことができる構造を有し、受光面を境界とする集
光体部分と外部との屈折率は集光体部分の方が大きく、
受光面と反射面と受光素子を含む断面における受光面の
任意の点から等距離の２点に等角で対称に入射する２つ
の入射光の入射後の集光体中の光路はこの任意の点に対
して非対称であり、かつこの非対称の傾向が一致するよ
うに複数個の集光体が配置されている太陽光発電モジュ
ールである。
【００１５】ここで、２つの入射光は、一集光体の形状
および複数個の集光体の配置を確認するためのものであ
り、実際の太陽光である必要はない。
および複数個の集光体の配置を確認するためのものであ
り、実際の太陽光である必要はない。
【００１６】
【００１７】
【００１８】また、取り込み率の大きい太陽光発電装置
の具体的形態および太陽光発電システムの設置方法につ
いては、発明の実施の形態で開示される。
の具体的形態および太陽光発電システムの設置方法につ
いては、発明の実施の形態で開示される。
【００１９】
【発明の実施の形態】具体的な構成を図１を用いて説明
する。受光面１と反射面２と受光素子５を含む断面が図
１に示すような構造を持つ太陽光発電モジュールでは、
図５に示す従来例で用いられていた第１の集光体１６を
用いずに、第２の集光体１７−１、１７−２、１７−３
……のみを同一方向に配列している。
する。受光面１と反射面２と受光素子５を含む断面が図
１に示すような構造を持つ太陽光発電モジュールでは、
図５に示す従来例で用いられていた第１の集光体１６を
用いずに、第２の集光体１７−１、１７−２、１７−３
……のみを同一方向に配列している。
【００２０】第２の集光体１７−１、１７−２、１７−
３……は、通常、断面形状の狭い方から受光面にほぼ平
行に入射する太陽光から、入射角が小さくなって受光面
に垂直な太陽光となり、さらに入射角が大きくなって２
４°となる点を通る太陽光までを取り込む構造に設計さ
れている。
３……は、通常、断面形状の狭い方から受光面にほぼ平
行に入射する太陽光から、入射角が小さくなって受光面
に垂直な太陽光となり、さらに入射角が大きくなって２
４°となる点を通る太陽光までを取り込む構造に設計さ
れている。
【００２１】よって、屋根等の設置面に接して設置する
場合のように、春分および秋分時の太陽光が受光面１に
垂直に入射せず、図の右斜め上方から入射するように設
置しても、これらの光３０を第２の集光体１７−１、１
７−２、１７−３……で取り込むことが出来る。また、
このように設置された場合には、第２の集光体１７−
１、１７−２、１７−３……で取り込むことが困難な左
斜め上方から入射する光３１は存在しない。このため、
春分および秋分時からそれぞれ２４°ずれる夏至および
冬至までの期間を含め、１年を通して効率良く光を取り
込むことが出来、効率良く発電できる。
場合のように、春分および秋分時の太陽光が受光面１に
垂直に入射せず、図の右斜め上方から入射するように設
置しても、これらの光３０を第２の集光体１７−１、１
７−２、１７−３……で取り込むことが出来る。また、
このように設置された場合には、第２の集光体１７−
１、１７−２、１７−３……で取り込むことが困難な左
斜め上方から入射する光３１は存在しない。このため、
春分および秋分時からそれぞれ２４°ずれる夏至および
冬至までの期間を含め、１年を通して効率良く光を取り
込むことが出来、効率良く発電できる。
【００２２】また、上記従来技術と同じく、春分および
秋分時の太陽光が受光面１に垂直に入射するように設置
する場合においても、１年を通して効率良く発電でき
る。
秋分時の太陽光が受光面１に垂直に入射するように設置
する場合においても、１年を通して効率良く発電でき
る。
【００２３】さらに、図２に示すように、第２の集光体
１７−１、１７−２、１７−３……が、受光面１側に媒
体４のみが存在する領域（以下、カバーガラス部２００
と称す）を有する場合においても、従来取り込むことが
困難であった受光面に垂直に入射する光や右斜め上方か
ら入射する光３０を、隣接する第２の集光体の受光素子
５に取り込むことが出来るため、従来技術で問題となっ
ていたカバーガラス部２００を設けることによる取り込
み率の低下はない。なお、カバーガラス部２００の呼称
は、その材料にガラスを用いていることが多いため、こ
のように呼ぶが、プラスチックなどの他の材料でもよ
い。
１７−１、１７−２、１７−３……が、受光面１側に媒
体４のみが存在する領域（以下、カバーガラス部２００
と称す）を有する場合においても、従来取り込むことが
困難であった受光面に垂直に入射する光や右斜め上方か
ら入射する光３０を、隣接する第２の集光体の受光素子
５に取り込むことが出来るため、従来技術で問題となっ
ていたカバーガラス部２００を設けることによる取り込
み率の低下はない。なお、カバーガラス部２００の呼称
は、その材料にガラスを用いていることが多いため、こ
のように呼ぶが、プラスチックなどの他の材料でもよ
い。
【００２４】また、上記説明では受光素子が紙面の前後
方向に伸びる方向の断面を用いて説明したが、この断面
に対して傾いた方向の断面を用いても、受光面１と反射
面２と受光素子５を含む断面であれば同様に説明出来る
ことはいうまでもない。
方向に伸びる方向の断面を用いて説明したが、この断面
に対して傾いた方向の断面を用いても、受光面１と反射
面２と受光素子５を含む断面であれば同様に説明出来る
ことはいうまでもない。
【００２５】次に、反射面の断面が直線状の反射面２と
円弧状の反射面３からなる場合を、図７及び図８を用い
て説明する。図７においては、受光素子５はその裏面が
集光体に接している。カバーガラス部２００を有する図
８においては、受光素子５はその表面および裏面が集光
体に接している。これらの構造においては、受光素子５
はその両面から光が入射する両面受光タイプが有効であ
る。
円弧状の反射面３からなる場合を、図７及び図８を用い
て説明する。図７においては、受光素子５はその裏面が
集光体に接している。カバーガラス部２００を有する図
８においては、受光素子５はその表面および裏面が集光
体に接している。これらの構造においては、受光素子５
はその両面から光が入射する両面受光タイプが有効であ
る。
【００２６】次に、断面形状が直線状の受光面１と直線
状の反射面２とこれらで挟まれた空間を充填する媒体４
を有する集光体と、媒体４に接する受光素子５について
図９を用いて説明する。同図（ａ）に示すように、上記
受光素子の上記媒体に接する部分の上記受光面側の端部
と上記部分の上記反射面側の端部を結ぶ直線が上記受光
面１と直角な場合は上記受光面１に真上から入射する光
および同図の左上方から入射する光３１は全て反射面２
で反射したあと受光素子５に入射する。通常は反射面２
の分光反射率は１００％ではなく光の一部が吸収され
る。よって、入射光６が受光素子５に入射するまでにな
るべく反射面２で反射されずに直接受光素子５に入射す
るような構造にすることにより入射光が受光素子に取り
込まれる効率、すなわち光取り込み率を高めることが出
来る。このためには、図９（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、上記端部を結ぶ直線が受光面１に対して直角ではな
く斜めにすることが有効である。なかでも同図（ｂ）に
示すように上記端部を結ぶ直線が反射面２に対して直角
になる場合は受光素子５の面積を最も小さくすることが
出来るため、集光型太陽光発電装置に用いる受光素子５
の面積を低減することが出来る。
状の反射面２とこれらで挟まれた空間を充填する媒体４
を有する集光体と、媒体４に接する受光素子５について
図９を用いて説明する。同図（ａ）に示すように、上記
受光素子の上記媒体に接する部分の上記受光面側の端部
と上記部分の上記反射面側の端部を結ぶ直線が上記受光
面１と直角な場合は上記受光面１に真上から入射する光
および同図の左上方から入射する光３１は全て反射面２
で反射したあと受光素子５に入射する。通常は反射面２
の分光反射率は１００％ではなく光の一部が吸収され
る。よって、入射光６が受光素子５に入射するまでにな
るべく反射面２で反射されずに直接受光素子５に入射す
るような構造にすることにより入射光が受光素子に取り
込まれる効率、すなわち光取り込み率を高めることが出
来る。このためには、図９（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、上記端部を結ぶ直線が受光面１に対して直角ではな
く斜めにすることが有効である。なかでも同図（ｂ）に
示すように上記端部を結ぶ直線が反射面２に対して直角
になる場合は受光素子５の面積を最も小さくすることが
出来るため、集光型太陽光発電装置に用いる受光素子５
の面積を低減することが出来る。
【００２７】これらの集光体においても図１０（ａ）に
示す向きに配置することにより集光特性を向上すること
が出来る。また、同図（ｂ）に示すようにカバーガラス
部を有する場合においても図の向きに配置することによ
り集光特性を向上することが出来る。
示す向きに配置することにより集光特性を向上すること
が出来る。また、同図（ｂ）に示すようにカバーガラス
部を有する場合においても図の向きに配置することによ
り集光特性を向上することが出来る。
【００２８】次に反射面の断面が直線と円弧からなる構
造を持つ集光体について図１１を用いて説明する。この
構造では受光面に垂直で円弧反射面３の両端を通る２本
の直線３３に挟まれた空間に円弧状の反射面３が存在す
る。このような構造の集光体においては、受光素子５が
受光面１に平行に設置されていると集光体を複数個モジ
ュール化する場合に受光素子上に形成された電極１８が
隣接する集光体に接する。このため複数の集光体を密に
配置することが出来ない。これに対して図１１（ａ）か
ら（ｄ）に示すように受光素子５を受光面１に斜めに設
置することにより電極１８は隣接する集光体と接触する
ことがなく複数の集光体を密に配置することが出来る。
この場合も、同図（ｃ）のように上記円弧反射面３を構
成する円の中心７と上記円弧反射面３の反射面２側の端
部を結ぶ直線が反射面２に対して直角になる場合は円弧
の半径が最小になるため受光素子５の面積を最も小さく
することが出来る。
造を持つ集光体について図１１を用いて説明する。この
構造では受光面に垂直で円弧反射面３の両端を通る２本
の直線３３に挟まれた空間に円弧状の反射面３が存在す
る。このような構造の集光体においては、受光素子５が
受光面１に平行に設置されていると集光体を複数個モジ
ュール化する場合に受光素子上に形成された電極１８が
隣接する集光体に接する。このため複数の集光体を密に
配置することが出来ない。これに対して図１１（ａ）か
ら（ｄ）に示すように受光素子５を受光面１に斜めに設
置することにより電極１８は隣接する集光体と接触する
ことがなく複数の集光体を密に配置することが出来る。
この場合も、同図（ｃ）のように上記円弧反射面３を構
成する円の中心７と上記円弧反射面３の反射面２側の端
部を結ぶ直線が反射面２に対して直角になる場合は円弧
の半径が最小になるため受光素子５の面積を最も小さく
することが出来る。
【００２９】これらの集光体においても図１２（ａ）に
示す向きに配置することにより集光特性を向上すること
が出来る。また、同図（ｂ）に示すようにカバーガラス
を有する場合においても図の向きに配置することにより
集光特性を向上することが出来る。
示す向きに配置することにより集光特性を向上すること
が出来る。また、同図（ｂ）に示すようにカバーガラス
を有する場合においても図の向きに配置することにより
集光特性を向上することが出来る。
【００３０】次に反射面の断面が直線と円弧からなる構
造を持つ集光体について受光面１の面積に対する受光素
子５の面積比（受光面の面積/受光素子の面積）すなわ
ち集光倍率を大きくすることが出来る構造の断面構造に
ついて図１３を用いて説明する。この構造においては少
なくとも集光体の円弧反射面３の一部は受光面１に垂直
で円弧反射面３の両端を通る２本の直線３３に挟まれた
部分の外側にも円弧反射面３が存在する。この構造によ
り図１１に示す構造に対して半径を小さくできるため受
光素子５の面積を低減することが出来る。また、受光素
子５は円弧の半径上に設置することが理想的である。こ
の構造においては図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように受
光素子を円弧状反射面３の一方の端と回転中心７を結ぶ
ように配置したり、円弧状反射面３の端部以外の点と回
転中心７を結ぶように配置したりすることが出来る。ま
た、同図（ｃ）のように円弧状反射面３の反射面２側の
端部と回転中心７を結ぶ直線と直線状反射面２が直角に
なるように配置することにより集光倍率を最も高くする
ことが出来る。
造を持つ集光体について受光面１の面積に対する受光素
子５の面積比（受光面の面積/受光素子の面積）すなわ
ち集光倍率を大きくすることが出来る構造の断面構造に
ついて図１３を用いて説明する。この構造においては少
なくとも集光体の円弧反射面３の一部は受光面１に垂直
で円弧反射面３の両端を通る２本の直線３３に挟まれた
部分の外側にも円弧反射面３が存在する。この構造によ
り図１１に示す構造に対して半径を小さくできるため受
光素子５の面積を低減することが出来る。また、受光素
子５は円弧の半径上に設置することが理想的である。こ
の構造においては図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように受
光素子を円弧状反射面３の一方の端と回転中心７を結ぶ
ように配置したり、円弧状反射面３の端部以外の点と回
転中心７を結ぶように配置したりすることが出来る。ま
た、同図（ｃ）のように円弧状反射面３の反射面２側の
端部と回転中心７を結ぶ直線と直線状反射面２が直角に
なるように配置することにより集光倍率を最も高くする
ことが出来る。
【００３１】この構造においても、図１５（ａ）に示す
向きに配置することにより集光特性を向上することが出
来る。また、同図（ｂ）に示すようにカバーガラス部を
有する場合においても図の向きに配置することにより集
光特性を向上することが出来る。
向きに配置することにより集光特性を向上することが出
来る。また、同図（ｂ）に示すようにカバーガラス部を
有する場合においても図の向きに配置することにより集
光特性を向上することが出来る。
【００３２】これまで述べてきた集光体において、媒体
４は受光面の外部の屈折率より大きいとだけ規定してい
る。しかし、この媒体４は複数の部品から構成する場合
がある。また、媒体４が屈折率の異なる複数の領域から
構成される場合もある。具体的には、図１６に示すよう
に円弧反射面３の境界１１の内側の部分を第２の媒体３
６で形成することが出来る。この場合は第２の媒体の部
分を媒体４とは別体で形成しこれらを接着することによ
り集光体を形成することが出来る。このように別体の部
品を組み合わせて構成する場合は、それぞれの部品を同
一の材料で形成するとそれぞれの部品の屈折率は同一と
なるが、異なる材料で構成した場合には屈折率が異なっ
てくる。この場合でもそれぞれの部品の屈折率が受光面
の外部の屈折率より大きければこれまで説明したような
集光体の光学特性が得られる。しかし、光取り込み率を
より高くするためにはそれぞれの屈折率を高めることが
望ましい。また、接着材が十分に薄い場合は屈折率が周
囲の媒体に比べて小さくてもよいが、周囲の媒体の屈折
率に近い材料を持つことが望ましい。媒体の材料として
透明ガラスや透明プラスチックを用いる場合は屈折率は
一般に１.４５〜１.５５程度である。
４は受光面の外部の屈折率より大きいとだけ規定してい
る。しかし、この媒体４は複数の部品から構成する場合
がある。また、媒体４が屈折率の異なる複数の領域から
構成される場合もある。具体的には、図１６に示すよう
に円弧反射面３の境界１１の内側の部分を第２の媒体３
６で形成することが出来る。この場合は第２の媒体の部
分を媒体４とは別体で形成しこれらを接着することによ
り集光体を形成することが出来る。このように別体の部
品を組み合わせて構成する場合は、それぞれの部品を同
一の材料で形成するとそれぞれの部品の屈折率は同一と
なるが、異なる材料で構成した場合には屈折率が異なっ
てくる。この場合でもそれぞれの部品の屈折率が受光面
の外部の屈折率より大きければこれまで説明したような
集光体の光学特性が得られる。しかし、光取り込み率を
より高くするためにはそれぞれの屈折率を高めることが
望ましい。また、接着材が十分に薄い場合は屈折率が周
囲の媒体に比べて小さくてもよいが、周囲の媒体の屈折
率に近い材料を持つことが望ましい。媒体の材料として
透明ガラスや透明プラスチックを用いる場合は屈折率は
一般に１.４５〜１.５５程度である。
【００３３】図１７にはカバーガラス１９を設けた例を
示す。この例ではカバーガラス部に別体のカバーガラス
１９を用い、三角形の媒体４、円弧状の第２の媒体３６
を組み合わせた構造となっている。また、図１８にはカ
バーガラス部やその他の媒体４の部分を一体化した例を
示す。このように、媒体は複数の材料や、異なる屈折率
を持つ構造であっても、同一の媒体で構成された構造で
あってもかまわない。また、接着剤層などの局所部には
屈折率の小さい部分が存在しても本発明の効果は変わら
ない。このようにそれぞれの媒体が全く同じ屈折率を持
つ必要はなく、それぞれの部分をガラス、プラスチッ
ク、オイルなどの異なる材料で形成してもよい。さらに
は、ここで述べたそれぞれの部分が更に異なる材料で形
成された部分に分かれていていたり、異なる屈折率など
の光学特性を持つ部分に分かれていてもよい。
示す。この例ではカバーガラス部に別体のカバーガラス
１９を用い、三角形の媒体４、円弧状の第２の媒体３６
を組み合わせた構造となっている。また、図１８にはカ
バーガラス部やその他の媒体４の部分を一体化した例を
示す。このように、媒体は複数の材料や、異なる屈折率
を持つ構造であっても、同一の媒体で構成された構造で
あってもかまわない。また、接着剤層などの局所部には
屈折率の小さい部分が存在しても本発明の効果は変わら
ない。このようにそれぞれの媒体が全く同じ屈折率を持
つ必要はなく、それぞれの部分をガラス、プラスチッ
ク、オイルなどの異なる材料で形成してもよい。さらに
は、ここで述べたそれぞれの部分が更に異なる材料で形
成された部分に分かれていていたり、異なる屈折率など
の光学特性を持つ部分に分かれていてもよい。
【００３４】次に、受光素子５の断面形状が円状の場合
について図１９を用いて説明する。受光素子として球状
や円筒状の受光素子５を用い、例えば図１１で説明した
形状の集光体を用いた場合その断面は図１９のようにな
る。この図では受光素子全体が集光体の内部にあるが、
その一部が集光体の外側に飛び出すように配置してもか
まわない。
について図１９を用いて説明する。受光素子として球状
や円筒状の受光素子５を用い、例えば図１１で説明した
形状の集光体を用いた場合その断面は図１９のようにな
る。この図では受光素子全体が集光体の内部にあるが、
その一部が集光体の外側に飛び出すように配置してもか
まわない。
【００３５】図２０（ａ）には図１３に示した集光体に
適用した例を示す。このような２次元的な断面を持つ受
光素子では図２０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように
円形、矩形、三角形、などに中空部３８を設けた構造な
どが考えられる。これらの形状とすることにより、受光
素子の内部に流体を流し受光素子を冷却したり受光素子
で発生した熱を集めたりすることが出来る。受光素子と
して半導体装置からなる光電変換装置を用いた場合に
は、一般に受光素子を冷却することにより出力が向上す
る。このため、上記のような構造を用い、流体として例
えば水を流すことにより上記受光素子を冷却し出力を向
上させたり、上記受光素子を温水製造装置として利用す
ることが出来る。この場合の受光素子の形状としては、
図２０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように円形、矩
形、三角形、などに中空部３８を設けた構造などがあ
る。光電変換装置５は全面に形成されていてもその一部
に形成されていてもよい。
適用した例を示す。このような２次元的な断面を持つ受
光素子では図２０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように
円形、矩形、三角形、などに中空部３８を設けた構造な
どが考えられる。これらの形状とすることにより、受光
素子の内部に流体を流し受光素子を冷却したり受光素子
で発生した熱を集めたりすることが出来る。受光素子と
して半導体装置からなる光電変換装置を用いた場合に
は、一般に受光素子を冷却することにより出力が向上す
る。このため、上記のような構造を用い、流体として例
えば水を流すことにより上記受光素子を冷却し出力を向
上させたり、上記受光素子を温水製造装置として利用す
ることが出来る。この場合の受光素子の形状としては、
図２０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように円形、矩
形、三角形、などに中空部３８を設けた構造などがあ
る。光電変換装置５は全面に形成されていてもその一部
に形成されていてもよい。
【００３６】これまでに説明した構造の例えば図１４に
示す構造を３次元的にながめると図２１のようになる。
以後の説明では受光面１に垂直な方向をＹ、反射面２と
受光面の交線方向をＺ、これらに直角な方向をＸとす
る。これまで説明した構造に関して光取り込み率を更に
高めるための反射面２の立体構造を図２２に示す。反射
面２にはＸ方向に沿った溝が形成されている。このよう
にＸ-Ｙ方向断面では反射面２は直線であるがＺ-Ｙ断面
では溝構造を持つ形状によって光を斜め方向に反射する
ことにより、反射面２で反射された光が再び受光面１に
入射するときの入射角を大きくすることが出来る。これ
により溝構造がない場合には外部へ逃げていた光も受光
面１で全反射する。このためより多くの光を集光体内に
閉じこめて受光素子５に光が到達する確率が高くなる。
すなわち光取り込み率が高くなる。この溝の断面形状は
サインカーブ状のような曲線状の波でもよい。しかし、
Ｚ軸に平行または平行に近い部分は上方から入射する光
とその反射光のなす角度が小さくなり上記の効果が小さ
くなる。よって図２２（ｂ）に示す三角波状のようにＺ
軸に平行な部分がない構造が望ましい。また、同図
（ｃ）に示すように斜面が曲面で頂部が鋭角な形状では
媒体４側、すなわち同図の上方に近い部分の斜面に入射
した第１の入射光１０８は大きく曲げられるが底部に近
い斜面に入射した第２の入射光１０９は小さく曲げられ
るため、斜面の平均の傾斜角を大きくとりながら反射し
た斜面に対向する斜面に反射光が当たらない構造とする
ことが出来る。このためには特に反射面のＺ-Ｙ方向断
面１２の形状を媒体４の反対側、すなわち図の下側に凸
な曲面で構成することが望ましい。これらの溝はＸ方向
に沿って形成されていることが望ましいが、ある程度Ｘ
方向に対して傾いていても上記の効果は変わらない。ま
た、上記曲面のかわりに複数の平面で近似してもよいこ
とはいうまでもない。また、曲面部分と平面部分を組み
合わせてもよい。
示す構造を３次元的にながめると図２１のようになる。
以後の説明では受光面１に垂直な方向をＹ、反射面２と
受光面の交線方向をＺ、これらに直角な方向をＸとす
る。これまで説明した構造に関して光取り込み率を更に
高めるための反射面２の立体構造を図２２に示す。反射
面２にはＸ方向に沿った溝が形成されている。このよう
にＸ-Ｙ方向断面では反射面２は直線であるがＺ-Ｙ断面
では溝構造を持つ形状によって光を斜め方向に反射する
ことにより、反射面２で反射された光が再び受光面１に
入射するときの入射角を大きくすることが出来る。これ
により溝構造がない場合には外部へ逃げていた光も受光
面１で全反射する。このためより多くの光を集光体内に
閉じこめて受光素子５に光が到達する確率が高くなる。
すなわち光取り込み率が高くなる。この溝の断面形状は
サインカーブ状のような曲線状の波でもよい。しかし、
Ｚ軸に平行または平行に近い部分は上方から入射する光
とその反射光のなす角度が小さくなり上記の効果が小さ
くなる。よって図２２（ｂ）に示す三角波状のようにＺ
軸に平行な部分がない構造が望ましい。また、同図
（ｃ）に示すように斜面が曲面で頂部が鋭角な形状では
媒体４側、すなわち同図の上方に近い部分の斜面に入射
した第１の入射光１０８は大きく曲げられるが底部に近
い斜面に入射した第２の入射光１０９は小さく曲げられ
るため、斜面の平均の傾斜角を大きくとりながら反射し
た斜面に対向する斜面に反射光が当たらない構造とする
ことが出来る。このためには特に反射面のＺ-Ｙ方向断
面１２の形状を媒体４の反対側、すなわち図の下側に凸
な曲面で構成することが望ましい。これらの溝はＸ方向
に沿って形成されていることが望ましいが、ある程度Ｘ
方向に対して傾いていても上記の効果は変わらない。ま
た、上記曲面のかわりに複数の平面で近似してもよいこ
とはいうまでもない。また、曲面部分と平面部分を組み
合わせてもよい。
【００３７】また、図２３（ａ）では、上記溝の断面１
２の形状が任意の点の右側１３と左側１４で同じ形状を
しているが、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように左右で溝
の形状を変えて左右対称になるように配置することによ
り、例えば図２２（ａ）に示す集光体において受光素子
５の特定の位置に光を集中させることができる。このよ
うに受光素子５上に集光される光に分布を持たせること
により、光の弱い部分に電極を配置するなどして光電変
換効率を高めることが出来る。
２の形状が任意の点の右側１３と左側１４で同じ形状を
しているが、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように左右で溝
の形状を変えて左右対称になるように配置することによ
り、例えば図２２（ａ）に示す集光体において受光素子
５の特定の位置に光を集中させることができる。このよ
うに受光素子５上に集光される光に分布を持たせること
により、光の弱い部分に電極を配置するなどして光電変
換効率を高めることが出来る。
【００３８】上記のように反射面に溝構造を形成するこ
とにより光取り込み率を高めることができるが、この場
合は反射面に多数の溝を形成する必要がある。これに対
して、屈折率の異なる媒体の溝状の界面を用いて同様の
効果を得る構造を図２４に示す。この図のように媒体４
の断面の反射面３５側の端の形状を溝構造とし第１の媒
体４とは異なる屈折率を持つ第２の媒体３６をこの溝に
埋め込んだ構造とし、その裏側に平面状の反射面３５を
設けることによって光取り込み率を高めることも出来
る。この構造に光６が入射すると第１の媒体４と第２の
媒体３６の界面３７で光が屈折する。そのあと反射面３
５で反射され再び界面３７で屈折する。この光は初めに
界面３７に入射した光に対して傾いており、図２２で説
明した溝構造の反射面と同様の働きをする。第２の媒体
３６の屈折率は第１の媒体４の屈折率と異なっていれば
第２の媒体３６の屈折率が第１の媒体４の屈折率より大
きくても小さくてもかまわない。しかし、第２の媒体３
６の屈折率が第１の媒体４の屈折率より小さい構造のほ
うがより光取り込み率を高めることが出来る。この場合
は第２の媒体３６の屈折率は受光面の外部の屈折率と同
じかこれよりも小さくなることがある。また、界面３７
へ媒体４側から入射する光と反射面３５との成す角度が
小さくなると、入射光６は第２の媒体３６が有る場合も
単に反射面３５のみが存在し第２の媒体３６無がい場合
と同じ角度で媒体４中へ反射される。よって、図２２に
示した溝状の反射面が存在する場合より光取り込み率を
高めることが出来る。この界面３７の形状は図２４
（ｂ）に示すように曲面の組み合わせからなっていても
よい。上記説明では、上記界面の前後で屈折率が異なる
構造について説明したが、上記界面の前後で第１の媒体
４および第２の媒体３６の屈折率が連続的に変化してす
る領域が存在する構造においても同様の効果が得られ
る。
とにより光取り込み率を高めることができるが、この場
合は反射面に多数の溝を形成する必要がある。これに対
して、屈折率の異なる媒体の溝状の界面を用いて同様の
効果を得る構造を図２４に示す。この図のように媒体４
の断面の反射面３５側の端の形状を溝構造とし第１の媒
体４とは異なる屈折率を持つ第２の媒体３６をこの溝に
埋め込んだ構造とし、その裏側に平面状の反射面３５を
設けることによって光取り込み率を高めることも出来
る。この構造に光６が入射すると第１の媒体４と第２の
媒体３６の界面３７で光が屈折する。そのあと反射面３
５で反射され再び界面３７で屈折する。この光は初めに
界面３７に入射した光に対して傾いており、図２２で説
明した溝構造の反射面と同様の働きをする。第２の媒体
３６の屈折率は第１の媒体４の屈折率と異なっていれば
第２の媒体３６の屈折率が第１の媒体４の屈折率より大
きくても小さくてもかまわない。しかし、第２の媒体３
６の屈折率が第１の媒体４の屈折率より小さい構造のほ
うがより光取り込み率を高めることが出来る。この場合
は第２の媒体３６の屈折率は受光面の外部の屈折率と同
じかこれよりも小さくなることがある。また、界面３７
へ媒体４側から入射する光と反射面３５との成す角度が
小さくなると、入射光６は第２の媒体３６が有る場合も
単に反射面３５のみが存在し第２の媒体３６無がい場合
と同じ角度で媒体４中へ反射される。よって、図２２に
示した溝状の反射面が存在する場合より光取り込み率を
高めることが出来る。この界面３７の形状は図２４
（ｂ）に示すように曲面の組み合わせからなっていても
よい。上記説明では、上記界面の前後で屈折率が異なる
構造について説明したが、上記界面の前後で第１の媒体
４および第２の媒体３６の屈折率が連続的に変化してす
る領域が存在する構造においても同様の効果が得られ
る。
【００３９】これまでの説明では、直線、曲線、円弧、
平面、曲面などの形状を用いて集光体の各部の形状を規
定したが、実際に集光体を製造する場合は製造誤差によ
り上記に規定した形状に誤差範囲の凹凸やひずみなどが
発生することが考えられる。また、製造技術上の制約か
ら上記構造の例えば鋭角部を丸めるなどの形状の変更が
加わることが考えられる。しかし、集光体の主な部分が
上記に説明した形状に沿って形成されていれば上記の効
果が得られることはいうまでもない。
平面、曲面などの形状を用いて集光体の各部の形状を規
定したが、実際に集光体を製造する場合は製造誤差によ
り上記に規定した形状に誤差範囲の凹凸やひずみなどが
発生することが考えられる。また、製造技術上の制約か
ら上記構造の例えば鋭角部を丸めるなどの形状の変更が
加わることが考えられる。しかし、集光体の主な部分が
上記に説明した形状に沿って形成されていれば上記の効
果が得られることはいうまでもない。
【００４０】次に、受光素子５で発生した電力を電極１
８から取り出す場合に光取り込み率を低下させない構造
を図２５に示す。同図（ａ）には円弧状反射鏡の半径が
円弧の中心と反射面２の受光素子側５の端点を結んだ長
さより小さい場合を示す。また、同図（ｂ）には円弧半
径がこれより大きい場合を示す。これらの構造を用いて
受光素子５またはこれに連続する部分が集光体の外側に
位置する部分に電極１８を形成することにより集光体の
内部に位置する受光素子５の上に電極を形成することに
よる電極の陰による取り込み率の低下すなわちシャドー
ロスをなくすことが出来る。この効果は図２６に示す構
造を持つ集光体においても同様である。
８から取り出す場合に光取り込み率を低下させない構造
を図２５に示す。同図（ａ）には円弧状反射鏡の半径が
円弧の中心と反射面２の受光素子側５の端点を結んだ長
さより小さい場合を示す。また、同図（ｂ）には円弧半
径がこれより大きい場合を示す。これらの構造を用いて
受光素子５またはこれに連続する部分が集光体の外側に
位置する部分に電極１８を形成することにより集光体の
内部に位置する受光素子５の上に電極を形成することに
よる電極の陰による取り込み率の低下すなわちシャドー
ロスをなくすことが出来る。この効果は図２６に示す構
造を持つ集光体においても同様である。
【００４１】次に図２７を用いて、図１３で説明した構
造を例にとって、直線状反射面２および円弧反射面３を
変形させた構造について説明する。図１３の集光体の取
り込み率は受光面１と直線反射面２の成す角度２３に大
きく左右される。角度が大きいと取り込み率は向上する
が集光倍率は低下する。よって光取り込み率があまり低
下しない範囲でなるべく小さい角度を選択することが望
まし。媒体４の屈折率が１.５である場合はこの角度は
２２°程度が好ましい。しかしながら、用途によっては
より集光倍率を高くするために角度２３を小さくした
り、逆に光取り込み率を高めるために角度２３を大きく
することが考えられる。この角度２３を一定にした場合
には直線状反射面２の円弧状反射面３側の一部を折れ線
または曲線状にすることによって光取り込み率を低下さ
せずに集光倍率を高めることが出来る。直線状反射面２
に関しては、図２７（ａ）に示す受光素子５まで導きた
い入射光のなかで最も円弧状反射面３側に傾いており、
直線状反射面２で反射され、受光面１の円弧状反射鏡３
側の端点２７に入射する光線２６が直線状反射面２で反
射される点２５と円弧状反射面の間の部分２９のみを例
えば放物線状の曲線やこれを近似した折れ線などの形状
とすることにより円弧反射面３の大きさを受光面５と直
線状反射面２の延長線の交点と受光素子５と円弧反射面
３との交点を結ぶ直線２０１だけ小さくしても取り込み
率を低下させずに集光倍率を向上させることが出来る。
また、同図（ｂ）に示すように円弧状反射面３に関して
は受光素子５の円弧反射面３より最も遠い部分と円弧反
射面３の両端部を結ぶ２本の直線とこの直線を横切る入
射光とのなす角度が０°から１８０°まで分布している
場合には円弧反射面３が完全な円弧でなければ全ての入
射光を受光素子５に導くことは出来ない。しかし、この
入射光とこの直線のなす角度の範囲は実際には０°から
１８０°まで分布していない、このため円弧反射面３の
形状を曲率の大きい曲線１１２や曲率の小さい曲線１１
３などと置き換えても光取り込み率をほとんど低下させ
ずに受光素子５の面積を低減することが出来る。また、
これらの曲線部分は折れ線で近似した形状に置き換えて
もよい。これらの効果は集光素子がカバーガラス部を持
つ構造においても同様である。
造を例にとって、直線状反射面２および円弧反射面３を
変形させた構造について説明する。図１３の集光体の取
り込み率は受光面１と直線反射面２の成す角度２３に大
きく左右される。角度が大きいと取り込み率は向上する
が集光倍率は低下する。よって光取り込み率があまり低
下しない範囲でなるべく小さい角度を選択することが望
まし。媒体４の屈折率が１.５である場合はこの角度は
２２°程度が好ましい。しかしながら、用途によっては
より集光倍率を高くするために角度２３を小さくした
り、逆に光取り込み率を高めるために角度２３を大きく
することが考えられる。この角度２３を一定にした場合
には直線状反射面２の円弧状反射面３側の一部を折れ線
または曲線状にすることによって光取り込み率を低下さ
せずに集光倍率を高めることが出来る。直線状反射面２
に関しては、図２７（ａ）に示す受光素子５まで導きた
い入射光のなかで最も円弧状反射面３側に傾いており、
直線状反射面２で反射され、受光面１の円弧状反射鏡３
側の端点２７に入射する光線２６が直線状反射面２で反
射される点２５と円弧状反射面の間の部分２９のみを例
えば放物線状の曲線やこれを近似した折れ線などの形状
とすることにより円弧反射面３の大きさを受光面５と直
線状反射面２の延長線の交点と受光素子５と円弧反射面
３との交点を結ぶ直線２０１だけ小さくしても取り込み
率を低下させずに集光倍率を向上させることが出来る。
また、同図（ｂ）に示すように円弧状反射面３に関して
は受光素子５の円弧反射面３より最も遠い部分と円弧反
射面３の両端部を結ぶ２本の直線とこの直線を横切る入
射光とのなす角度が０°から１８０°まで分布している
場合には円弧反射面３が完全な円弧でなければ全ての入
射光を受光素子５に導くことは出来ない。しかし、この
入射光とこの直線のなす角度の範囲は実際には０°から
１８０°まで分布していない、このため円弧反射面３の
形状を曲率の大きい曲線１１２や曲率の小さい曲線１１
３などと置き換えても光取り込み率をほとんど低下させ
ずに受光素子５の面積を低減することが出来る。また、
これらの曲線部分は折れ線で近似した形状に置き換えて
もよい。これらの効果は集光素子がカバーガラス部を持
つ構造においても同様である。
【００４２】これまでに述べた構造においては、例えば
図２８に示すように媒体４の鋭角部が製造上の理由で丸
くなったりかけたりする場合がある。この場合はこれら
の部分に第２の媒体２０を埋めることにより媒体４の形
状に欠陥がない場合と同様の取り込み率を得ることが出
来る。
図２８に示すように媒体４の鋭角部が製造上の理由で丸
くなったりかけたりする場合がある。この場合はこれら
の部分に第２の媒体２０を埋めることにより媒体４の形
状に欠陥がない場合と同様の取り込み率を得ることが出
来る。
【００４３】上記集光体の反射面の具体的な構造として
は図２９（ａ）に示すように媒体４の表面に反射材料層
１１４を金属の蒸着などにより形成した構造が考えられ
る。このような構造では同図（ｂ）に示すように反射材
料層１１４の裏面に樹脂などを用いたラミネーション層
２２を形成することにより反射材料層１１４や媒体４さ
らには受光素子や電気配線などを保護することが出来
る。このラミネーション層２２は反射材料層１１４の媒
体４の反対側に設置されているのでこの部分を入射光が
通過することはない。よって、ラミネーション層２２は
必ずしも透明材料で構成される必要はない。また、この
ラミネーション層２２に柔らかい材料、例えばプラスチ
ックシートなどを用いこの表面に反射材料層１１４を形
成し、これを媒体４に接着部材層３９で接着することに
より簡便に反射面を形成することが出来る。このように
して形成した反射面は同図（ｃ）に示す構造となる。ま
た、同図（ｄ）に示すように反射材料層１１４をシート
層４０とラミネーション層２２でサンドイッチした構造
とすることにより媒体４の表面が平坦面でよい構造とな
る。また、同図（ｅ）に示すように、媒体４よりも小さ
い屈折率の単層または多層からなるの干渉薄膜１１５を
集光体内部側の表面に有する構造の反射面を設けること
により、反射面の反射率を高めることが出来る。また、
干渉薄膜１１５の屈折率と膜厚を適切に組み合わせるこ
とにより特定の波長範囲の光の反射率を強めたり弱めた
りすることが出来る。これにより集光体を外から眺めた
場合に集光体が特定の色を持つようにすることが出来
る。また、干渉薄膜を用いなくても、反射材料層１１４
の材質を適当に選ぶことにより特定の波長範囲の光の反
射率を強めたり弱めたりすることが出来る。反射材料層
１１４としては、銀やアルミを用いることにより太陽光
線の波長に対して反射率の高い反射面を形成することが
出来る。反射面の構造としていくつかの構造があるが、
実際の反射面構造はこれらの構造を組み合わせた構造
や、更に必要に応じて接着材層などが組み合わされた構
造であってもよい。接着材の屈折率は媒体の屈折率に近
いことが望ましいが、接着材の厚みが小さい場合は屈折
率が異なっていてもよい。
は図２９（ａ）に示すように媒体４の表面に反射材料層
１１４を金属の蒸着などにより形成した構造が考えられ
る。このような構造では同図（ｂ）に示すように反射材
料層１１４の裏面に樹脂などを用いたラミネーション層
２２を形成することにより反射材料層１１４や媒体４さ
らには受光素子や電気配線などを保護することが出来
る。このラミネーション層２２は反射材料層１１４の媒
体４の反対側に設置されているのでこの部分を入射光が
通過することはない。よって、ラミネーション層２２は
必ずしも透明材料で構成される必要はない。また、この
ラミネーション層２２に柔らかい材料、例えばプラスチ
ックシートなどを用いこの表面に反射材料層１１４を形
成し、これを媒体４に接着部材層３９で接着することに
より簡便に反射面を形成することが出来る。このように
して形成した反射面は同図（ｃ）に示す構造となる。ま
た、同図（ｄ）に示すように反射材料層１１４をシート
層４０とラミネーション層２２でサンドイッチした構造
とすることにより媒体４の表面が平坦面でよい構造とな
る。また、同図（ｅ）に示すように、媒体４よりも小さ
い屈折率の単層または多層からなるの干渉薄膜１１５を
集光体内部側の表面に有する構造の反射面を設けること
により、反射面の反射率を高めることが出来る。また、
干渉薄膜１１５の屈折率と膜厚を適切に組み合わせるこ
とにより特定の波長範囲の光の反射率を強めたり弱めた
りすることが出来る。これにより集光体を外から眺めた
場合に集光体が特定の色を持つようにすることが出来
る。また、干渉薄膜を用いなくても、反射材料層１１４
の材質を適当に選ぶことにより特定の波長範囲の光の反
射率を強めたり弱めたりすることが出来る。反射材料層
１１４としては、銀やアルミを用いることにより太陽光
線の波長に対して反射率の高い反射面を形成することが
出来る。反射面の構造としていくつかの構造があるが、
実際の反射面構造はこれらの構造を組み合わせた構造
や、更に必要に応じて接着材層などが組み合わされた構
造であってもよい。接着材の屈折率は媒体の屈折率に近
いことが望ましいが、接着材の厚みが小さい場合は屈折
率が異なっていてもよい。
【００４４】実施例１ 図３０に本発明の実施例１の集光型太陽光発電装置およ
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。この集光
体のＸ軸方向の断面を同図（ｂ）に示す。この基本構造
は図１３に示した集光構造を持つ。まず、３ｍｍ厚の強
化ガラスをカバーガラス１９として用い、これに三角形
断面を持つアクリルからなる媒体４をエチレン・酢酸ビ
ニル共重合体（ＥＶＡ）を用いて接着した。受光素子５
としては結晶シリコン半導体を用いて作られた両面受光
型の太陽電池を用い媒体４にＥＶＡを用いて接着した。
この太陽電池上に設けられた電極１８を集光反射面の外
側に位置させるために、円弧状反射面３は半径を小さく
した。この円弧状反射面３を持つ第２の媒体は扇状のア
クリルの上に銀を真空蒸着することにより形成した。こ
の第２の媒体20を媒体４および受光素子５にＥＶＡによ
り接着し、次にラミネーションシートを兼ねて図２９
（ｄ）のようなＸ軸に沿った方向に銀の溝構造反射面を
持つシート２２を用いて媒体４と受光素子と電極と円弧
反射面を被覆した。このシートの接着にもＥＶＡを用い
た。集光体の厚みはカバーガラスを含めて６ｍｍとし
た。また、反射面２と受光面１の成す角度２３は２５°
とした。電極１８は同図の紙面の前後方向で正側および
負側に分かれており、この電極をとなりあう２組の太陽
電池間で並列に接続し、更にこれらを互いに直列に接続
した。この構造では、集光倍率が４.２倍で太陽光に対
する光取り込み率は反射率約４％の受光面１および反射
率約９５％の銀の反射面による損失を含めて８４％であ
った。
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。この集光
体のＸ軸方向の断面を同図（ｂ）に示す。この基本構造
は図１３に示した集光構造を持つ。まず、３ｍｍ厚の強
化ガラスをカバーガラス１９として用い、これに三角形
断面を持つアクリルからなる媒体４をエチレン・酢酸ビ
ニル共重合体（ＥＶＡ）を用いて接着した。受光素子５
としては結晶シリコン半導体を用いて作られた両面受光
型の太陽電池を用い媒体４にＥＶＡを用いて接着した。
この太陽電池上に設けられた電極１８を集光反射面の外
側に位置させるために、円弧状反射面３は半径を小さく
した。この円弧状反射面３を持つ第２の媒体は扇状のア
クリルの上に銀を真空蒸着することにより形成した。こ
の第２の媒体20を媒体４および受光素子５にＥＶＡによ
り接着し、次にラミネーションシートを兼ねて図２９
（ｄ）のようなＸ軸に沿った方向に銀の溝構造反射面を
持つシート２２を用いて媒体４と受光素子と電極と円弧
反射面を被覆した。このシートの接着にもＥＶＡを用い
た。集光体の厚みはカバーガラスを含めて６ｍｍとし
た。また、反射面２と受光面１の成す角度２３は２５°
とした。電極１８は同図の紙面の前後方向で正側および
負側に分かれており、この電極をとなりあう２組の太陽
電池間で並列に接続し、更にこれらを互いに直列に接続
した。この構造では、集光倍率が４.２倍で太陽光に対
する光取り込み率は反射率約４％の受光面１および反射
率約９５％の銀の反射面による損失を含めて８４％であ
った。
【００４５】上記説明では反射面２と受光面１の成す角
度が２５°の例について説明したが、この角度は光の取
り込み率と集光倍率の兼ね合いで決まる値であり、より
集光倍率を高めたい場合は約１５°まで低減し集光倍率
を約７.５倍まで向上することができるが光取り込み率
は約６５％まで低下し、更に小さい角度では急激に光取
り込み率が低下する。逆に集光倍率をあまり高める必要
がない場合は反射面２と受光面１の成す角度を約３５°
まで大きくして集光倍率は約２.８倍に押さえることで
光取り込み率は約９４％まで高めることが出来る。この
角度を４５°とすると、集光構造のない両面受光タイプ
の受光素子の集光倍率である２倍と同程度となり、集光
の効果がないに等しい。したがって、この角度は４５°
未満とする必要がある。
度が２５°の例について説明したが、この角度は光の取
り込み率と集光倍率の兼ね合いで決まる値であり、より
集光倍率を高めたい場合は約１５°まで低減し集光倍率
を約７.５倍まで向上することができるが光取り込み率
は約６５％まで低下し、更に小さい角度では急激に光取
り込み率が低下する。逆に集光倍率をあまり高める必要
がない場合は反射面２と受光面１の成す角度を約３５°
まで大きくして集光倍率は約２.８倍に押さえることで
光取り込み率は約９４％まで高めることが出来る。この
角度を４５°とすると、集光構造のない両面受光タイプ
の受光素子の集光倍率である２倍と同程度となり、集光
の効果がないに等しい。したがって、この角度は４５°
未満とする必要がある。
【００４６】実施例２ 図３１に本発明の実施例２の集光型太陽光発電装置およ
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。本実施例
では、Ｘ方向断面の基本構造が図９に示す構造を持つ。
円弧状反射面を形成しない点を除いては実施例１と同様
の方法で作成した。ただし、受光素子５には媒体４側か
らしか光が入射しないため太陽電池には片面受光型を用
いた。この素子に太陽光が入射した場合、受光素子５の
図の右面の下側が照射強度が低くなる。よって、受光面
側の電極２１を下側に設置することにより光取り込み率
を高めた。反射面２と受光面１の成す角度は２２°とし
た。この構造では集光倍率が２.６倍で太陽光に対する
光取り込み率は反射率約４％の受光面１および反射率約
９５％の銀の反射面による損失を含めて８７％であっ
た。
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。本実施例
では、Ｘ方向断面の基本構造が図９に示す構造を持つ。
円弧状反射面を形成しない点を除いては実施例１と同様
の方法で作成した。ただし、受光素子５には媒体４側か
らしか光が入射しないため太陽電池には片面受光型を用
いた。この素子に太陽光が入射した場合、受光素子５の
図の右面の下側が照射強度が低くなる。よって、受光面
側の電極２１を下側に設置することにより光取り込み率
を高めた。反射面２と受光面１の成す角度は２２°とし
た。この構造では集光倍率が２.６倍で太陽光に対する
光取り込み率は反射率約４％の受光面１および反射率約
９５％の銀の反射面による損失を含めて８７％であっ
た。
【００４７】上記説明では反射面２と受光面１の成す角
度が２２°の例について説明したが、この角度は光の取
り込み率と集光倍率のかねあいで決まる値であり、より
集光倍率を高めたい場合は約１５°まで低減し集光倍率
を約３.８倍まで向上することができるが光取り込み率
は約６８％まで低下する、更に小さい角度では急激に光
取り込み率が低下する。逆に集光倍率をあまり高める必
要がない場合は反射面２と受光面１の成す角度を約３５
°まで大きくして集光倍率は約１.４倍に押さえること
で光取り込み率は約９６％まで高めることが出来る。こ
の角度を４５°とすると集光倍率は約１倍となり集光し
ていないことになるため、この角度は４５°より小さく
する必要がある。
度が２２°の例について説明したが、この角度は光の取
り込み率と集光倍率のかねあいで決まる値であり、より
集光倍率を高めたい場合は約１５°まで低減し集光倍率
を約３.８倍まで向上することができるが光取り込み率
は約６８％まで低下する、更に小さい角度では急激に光
取り込み率が低下する。逆に集光倍率をあまり高める必
要がない場合は反射面２と受光面１の成す角度を約３５
°まで大きくして集光倍率は約１.４倍に押さえること
で光取り込み率は約９６％まで高めることが出来る。こ
の角度を４５°とすると集光倍率は約１倍となり集光し
ていないことになるため、この角度は４５°より小さく
する必要がある。
【００４８】実施例３ 図３２に本発明の実施例３の集光型太陽光発電装置およ
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。本実施例
では、同図（ｂ）または（Ｃ）に示すように、Ｘ方向断
面の基本構造が図８に示す構造を持つ。この実施例にお
いても基本的には実施例１と同様の方法で作成した。モ
ジュールのＺ方向側面およびＸ方向側面には集光体で反
射された光が入射する。これらの光を有効利用するため
に、側面に反射シート貼って反射面４４、４５とした。
また、モジュールの周辺部をアルミ製のフレーム１０７
で囲み機械的強度を高めた。本来は受光素子５は円弧の
回転中心７と円弧状反射面３を結ぶ線上に配置すること
が望ましい。しかし、隣接する集光体の媒体４を連続さ
せて媒体を一体で成形するために、図３２（ｂ）のよう
に本来の円弧状反射面３の受光素子５側の一部を無く
し、媒体４で埋めた構造とした。また、同図（ｃ）のよ
うに受光素子５を本来の円弧反射面３の端部と回転中心
７を結ぶ直線上から受光面１側にずらして配置した構造
とすることによっても媒体４を連続させて媒体を一体で
成形することが出来た。このように、本来の位置からず
らした場合には光取り込み率が低下する。この本来の位
置からのずれが円弧状反射面３の半径の５分の１とした
場合には光取り込み率の低下は約５％であった。また、
３分の１とした場合には光取り込み率の低下は約１０％
であった。しかし、３分の１より大きくなると急激に光
取り込み率が低下した。よって、本来の位置からのずれ
は円弧状反射面３の半径の３分の１以下とすることが望
ましい。
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。本実施例
では、同図（ｂ）または（Ｃ）に示すように、Ｘ方向断
面の基本構造が図８に示す構造を持つ。この実施例にお
いても基本的には実施例１と同様の方法で作成した。モ
ジュールのＺ方向側面およびＸ方向側面には集光体で反
射された光が入射する。これらの光を有効利用するため
に、側面に反射シート貼って反射面４４、４５とした。
また、モジュールの周辺部をアルミ製のフレーム１０７
で囲み機械的強度を高めた。本来は受光素子５は円弧の
回転中心７と円弧状反射面３を結ぶ線上に配置すること
が望ましい。しかし、隣接する集光体の媒体４を連続さ
せて媒体を一体で成形するために、図３２（ｂ）のよう
に本来の円弧状反射面３の受光素子５側の一部を無く
し、媒体４で埋めた構造とした。また、同図（ｃ）のよ
うに受光素子５を本来の円弧反射面３の端部と回転中心
７を結ぶ直線上から受光面１側にずらして配置した構造
とすることによっても媒体４を連続させて媒体を一体で
成形することが出来た。このように、本来の位置からず
らした場合には光取り込み率が低下する。この本来の位
置からのずれが円弧状反射面３の半径の５分の１とした
場合には光取り込み率の低下は約５％であった。また、
３分の１とした場合には光取り込み率の低下は約１０％
であった。しかし、３分の１より大きくなると急激に光
取り込み率が低下した。よって、本来の位置からのずれ
は円弧状反射面３の半径の３分の１以下とすることが望
ましい。
【００４９】実施例４ 図３３に本発明の実施例４の集光型太陽光発電装置およ
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。これまで
に説明した集光体の受光面の断面形状は直線である。光
取り込み率を高く保つためには受光面は平面であること
が望ましい。しかし、発電効率よりは、そのデザイン性
や反射害の防止などを優先する場合には同図（ａ）、
（ｂ）のように受光面を２次元または３次元の微細凹凸
構造９４とする。このような構造においてもその受光面
の微細凹凸９４の平均の面、すなわちこの面を巨視的に
見た面９３をこの集光体の受光面としてこれまで述べて
きたように集光体を設計することにより高い光取り込み
率を得ることが出来る。この微細凹凸の高さ９５が微細
凹凸周期の平均値の５分の１では光取り込み率が約１８
％低下し、これ以上の高さでは急激に低下する。また、
光取り込み率の低下を１０％程度に抑えるにはこの高さ
を平均の周期の１０分の１以下とすることが望ましい。
微細構造の周期に関しては同図（ａ）のように短くても
同図（ｂ）のように大きくても光取り込み率はほぼ同じ
値を示す。よって、反射害を低減することを目的に本実
施例では図３２（ｃ）に示す構造を基本構造に用いて、
図３３（ｂ）に示すように微細凹凸の断面の凹凸周期を
１０ｍｍ、高さを０.２ｍｍとするサインカーブ状の断
面を持つ構造の微細凹凸とし光取り込み率の低下を3％
に抑えた。
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。これまで
に説明した集光体の受光面の断面形状は直線である。光
取り込み率を高く保つためには受光面は平面であること
が望ましい。しかし、発電効率よりは、そのデザイン性
や反射害の防止などを優先する場合には同図（ａ）、
（ｂ）のように受光面を２次元または３次元の微細凹凸
構造９４とする。このような構造においてもその受光面
の微細凹凸９４の平均の面、すなわちこの面を巨視的に
見た面９３をこの集光体の受光面としてこれまで述べて
きたように集光体を設計することにより高い光取り込み
率を得ることが出来る。この微細凹凸の高さ９５が微細
凹凸周期の平均値の５分の１では光取り込み率が約１８
％低下し、これ以上の高さでは急激に低下する。また、
光取り込み率の低下を１０％程度に抑えるにはこの高さ
を平均の周期の１０分の１以下とすることが望ましい。
微細構造の周期に関しては同図（ａ）のように短くても
同図（ｂ）のように大きくても光取り込み率はほぼ同じ
値を示す。よって、反射害を低減することを目的に本実
施例では図３２（ｃ）に示す構造を基本構造に用いて、
図３３（ｂ）に示すように微細凹凸の断面の凹凸周期を
１０ｍｍ、高さを０.２ｍｍとするサインカーブ状の断
面を持つ構造の微細凹凸とし光取り込み率の低下を3％
に抑えた。
【００５０】実施例５ 図３４に本発明の実施例５の集光型太陽光発電モジュー
ル構造の断面を示す。このような構造においては図のＸ
方向に傾いて右斜め上方から最も右端の集光体４８に入
射した光６の一部は集光体内を走って隣接する集光体４
９に入射する。このため最も右端の集光体４８に設置さ
れた受光素子５に入射する光量は隣の集光体４９に設置
された受光素子５に入射する光量に比べて少なくなる。
両端の集光体に挟まれた部分に位置する集光体について
は、その集光体の入射面に入射した光の一部が隣の集光
体に入射するが、同様に反対側の隣の集光体からこの集
光体に光が入ってくる。このためこれらの集光体間での
受光素子への入射光量のばらつきはほとんどない。次に
最も左端の集光体５０に設置された受光素子５に入射す
る光は端面の反射鏡４５で反射され集光体５０内の受光
素子５に入射する。また、隣接する右側の集光体からも
光が入ってくる。このため、他の集光体に比べて受光素
子５に入射する光が増加する。よって、最も右端または
左端の集光体に設置された受光素子と他の集光体に設置
された受光素子との出力を同等に直列接続または並列接
続することは好ましくない。この対策としては最も右端
または左端の集光体の電流の増減に対応してこれらの集
光体のサイズを変えたり遮光部分を設けるなどして他の
集光体での受光素子への入射量とあわせることが考えら
れる。しかし、これらの方法では入射光の入射角度が変
わることを考慮すると最適な構造の設計が困難である。
一方、最も右端および左端の集光体に設置された受光素
子の出力を並列に接続することにより入射光の入射角度
が変動する場合にもその他の集光体に設置された受光素
子からの出力のほぼ２倍となる。よって、このように並
列接続された複数の集光体からの出力と、その他の集光
体に設置された受光素子からの出力を直列または並列に
接続することにより入射光のエネルギーを有効に利用す
ることが出来る。本実施例では基本的には図３２（ｃ）
に示した構造を用い、図３４に示すように最右端の集光
体４８に設置された受光素子５と最左端の集光体５０に
設置された受光素子５の出力を並列接続し、この出力と
その他の集光体４９に設置された複数の光電変換装置５
を並列接続した出力を更に並列接続し、これらの並列に
接続した集合を更に直列に接続した。
ル構造の断面を示す。このような構造においては図のＸ
方向に傾いて右斜め上方から最も右端の集光体４８に入
射した光６の一部は集光体内を走って隣接する集光体４
９に入射する。このため最も右端の集光体４８に設置さ
れた受光素子５に入射する光量は隣の集光体４９に設置
された受光素子５に入射する光量に比べて少なくなる。
両端の集光体に挟まれた部分に位置する集光体について
は、その集光体の入射面に入射した光の一部が隣の集光
体に入射するが、同様に反対側の隣の集光体からこの集
光体に光が入ってくる。このためこれらの集光体間での
受光素子への入射光量のばらつきはほとんどない。次に
最も左端の集光体５０に設置された受光素子５に入射す
る光は端面の反射鏡４５で反射され集光体５０内の受光
素子５に入射する。また、隣接する右側の集光体からも
光が入ってくる。このため、他の集光体に比べて受光素
子５に入射する光が増加する。よって、最も右端または
左端の集光体に設置された受光素子と他の集光体に設置
された受光素子との出力を同等に直列接続または並列接
続することは好ましくない。この対策としては最も右端
または左端の集光体の電流の増減に対応してこれらの集
光体のサイズを変えたり遮光部分を設けるなどして他の
集光体での受光素子への入射量とあわせることが考えら
れる。しかし、これらの方法では入射光の入射角度が変
わることを考慮すると最適な構造の設計が困難である。
一方、最も右端および左端の集光体に設置された受光素
子の出力を並列に接続することにより入射光の入射角度
が変動する場合にもその他の集光体に設置された受光素
子からの出力のほぼ２倍となる。よって、このように並
列接続された複数の集光体からの出力と、その他の集光
体に設置された受光素子からの出力を直列または並列に
接続することにより入射光のエネルギーを有効に利用す
ることが出来る。本実施例では基本的には図３２（ｃ）
に示した構造を用い、図３４に示すように最右端の集光
体４８に設置された受光素子５と最左端の集光体５０に
設置された受光素子５の出力を並列接続し、この出力と
その他の集光体４９に設置された複数の光電変換装置５
を並列接続した出力を更に並列接続し、これらの並列に
接続した集合を更に直列に接続した。
【００５１】実施例６ 図３５に本発明の実施例６の集光型太陽光発電モジュー
ル構造の上面図を示す。この構造においても、本実施例
は上記実施例５と基本的に同様であり、上記実施例５が
Ｘ方向の入射光の傾きに関する例であったのに対し、本
実施例は入射光が図３５のＺ方向に傾いた場合について
述べる。図３５の下方から入射する光６が集光体５１の
入射面に入射すると、その一部は隣接する集光体５２に
入りこの集光体５２に設置された受光素子５に入射す
る。よって、このモジュールにおいては最下端の集光体
５１と最上端の集光体５３に設置されたそれぞれの受光
素子の出力を互いに並列に接続し、これと他の集光体に
設置された受光素子の出力をそれぞれ並列または直列に
接続することにより入射光のエネルギーを有効に利用す
るための最適配線を行うことが出来る。本実施例では基
本的には図３１（ｂ）に示した構造を用い、図３５に示
すように最下端の集光体５１に設置された受光素子５と
最上端の集光体５３に設置された集光体に設置された受
光素子５を並列に接続した出力を更に並列接続し、この
出力とその他の集光体５２に設置された複数の受光素子
５の出力を並列接続し、これらを更に直列に接続した。
このような集光体において、反射面にＸ方向を向く溝構
造を持つ場合は、上記の説明とは逆に集光体５１に下方
から入射した光６は集光体５１の反射面２で下方に反射
され、側面で反射され集光体５１内の受光素子に入射
し、側面集光体５３に入射した光が隣接する集光体５２
に入射する。この場合も上記と同様に最上部と最下部の
集光体の受光素子５の出力を並列接続することにより入
射光のエネルギーを有効に利用するための最適配線を行
うことが出来る。
ル構造の上面図を示す。この構造においても、本実施例
は上記実施例５と基本的に同様であり、上記実施例５が
Ｘ方向の入射光の傾きに関する例であったのに対し、本
実施例は入射光が図３５のＺ方向に傾いた場合について
述べる。図３５の下方から入射する光６が集光体５１の
入射面に入射すると、その一部は隣接する集光体５２に
入りこの集光体５２に設置された受光素子５に入射す
る。よって、このモジュールにおいては最下端の集光体
５１と最上端の集光体５３に設置されたそれぞれの受光
素子の出力を互いに並列に接続し、これと他の集光体に
設置された受光素子の出力をそれぞれ並列または直列に
接続することにより入射光のエネルギーを有効に利用す
るための最適配線を行うことが出来る。本実施例では基
本的には図３１（ｂ）に示した構造を用い、図３５に示
すように最下端の集光体５１に設置された受光素子５と
最上端の集光体５３に設置された集光体に設置された受
光素子５を並列に接続した出力を更に並列接続し、この
出力とその他の集光体５２に設置された複数の受光素子
５の出力を並列接続し、これらを更に直列に接続した。
このような集光体において、反射面にＸ方向を向く溝構
造を持つ場合は、上記の説明とは逆に集光体５１に下方
から入射した光６は集光体５１の反射面２で下方に反射
され、側面で反射され集光体５１内の受光素子に入射
し、側面集光体５３に入射した光が隣接する集光体５２
に入射する。この場合も上記と同様に最上部と最下部の
集光体の受光素子５の出力を並列接続することにより入
射光のエネルギーを有効に利用するための最適配線を行
うことが出来る。
【００５２】実施例７ 図３６に本発明の実施例７の集光型太陽光発電モジュー
ルの断面構造を示す。この図に示すように互いに隣接す
る集光体が連続した部分が折れた、または曲がった形状
をしていることによりそれぞれの集光体の取り込み率を
変化させること無く断面が屈曲した多面状のモジュール
を構成することが出来る。また、ある程度の取り込み率
の変化を許容できる場合には、モジュールの構成材料全
体または少なくともカバーガラス部１９をその断面が多
面体または曲面状となるような形状とすることにより湾
曲した多面状または曲面状のモジュールを構成すること
が出来る。この場合は集光体の受光面１や反射面２が本
来の最適形状からずれるが、取り込み率の低下が許容で
きる範囲であればむしろ本モジュールの設置場所の形状
などの制約を満足させたり意匠性を向上させたりするこ
とが出来る。本実施例では、湾曲した屋根に沿ってモジ
ュールを設置するためにカバーガラス１９の隣接する集
光体間に位置する部分が折り曲がった構造のカバーガラ
ス１９を用いた。また、例えば隣接する集光体間を離し
て設置し、少なくとも隣接する集光体間に位置する部分
のカバーガラス部を柔軟性のあるプラスチックシートや
金属シートなどで構成することにより未使用時に本モジ
ュールをロール状に巻いて収納することも出来る。ま
た、複数の集光体を例えば金属の板の上に配置した構造
の集光型太陽光発電モジュールを形成することにより曲
げたり丸めたりすることが可能なモジュールを形成する
ことが出来る。このようなロール状に巻き取ることの出
来るモジュールを形成するために、幅１ｃｍ厚み６ｍｍ
の集光体を１ｍｍ厚のカバーガラス部を用いてモジュー
ル化した。この構造のモジュールでは最小直径約１０ｃ
ｍで巻き取ることが出来た。
ルの断面構造を示す。この図に示すように互いに隣接す
る集光体が連続した部分が折れた、または曲がった形状
をしていることによりそれぞれの集光体の取り込み率を
変化させること無く断面が屈曲した多面状のモジュール
を構成することが出来る。また、ある程度の取り込み率
の変化を許容できる場合には、モジュールの構成材料全
体または少なくともカバーガラス部１９をその断面が多
面体または曲面状となるような形状とすることにより湾
曲した多面状または曲面状のモジュールを構成すること
が出来る。この場合は集光体の受光面１や反射面２が本
来の最適形状からずれるが、取り込み率の低下が許容で
きる範囲であればむしろ本モジュールの設置場所の形状
などの制約を満足させたり意匠性を向上させたりするこ
とが出来る。本実施例では、湾曲した屋根に沿ってモジ
ュールを設置するためにカバーガラス１９の隣接する集
光体間に位置する部分が折り曲がった構造のカバーガラ
ス１９を用いた。また、例えば隣接する集光体間を離し
て設置し、少なくとも隣接する集光体間に位置する部分
のカバーガラス部を柔軟性のあるプラスチックシートや
金属シートなどで構成することにより未使用時に本モジ
ュールをロール状に巻いて収納することも出来る。ま
た、複数の集光体を例えば金属の板の上に配置した構造
の集光型太陽光発電モジュールを形成することにより曲
げたり丸めたりすることが可能なモジュールを形成する
ことが出来る。このようなロール状に巻き取ることの出
来るモジュールを形成するために、幅１ｃｍ厚み６ｍｍ
の集光体を１ｍｍ厚のカバーガラス部を用いてモジュー
ル化した。この構造のモジュールでは最小直径約１０ｃ
ｍで巻き取ることが出来た。
【００５３】実施例８ 本発明の実施例８の集光型太陽光発電モジュールの反射
面２側から見た鳥瞰図を用いて集光体間の電気配線を行
う方法を示す。図３７に示すように、反射面２や円弧状
反射面３などの反射面または受光素子５またはこれらで
囲まれた部分を充填する媒体４が存在しない部分のカバ
ーガラス表面５４や側面５５がある場合は、これらの表
面上に接して配線を形成することによりこの配線を空中
配線する場合に比べて遙かに堅牢な配線を形成すること
が出来る。また、上記媒体４とカバーガラス１９の間ま
たはこれらの表面に配線を形成することにより、これら
の配線を例えば反射面２の外側に空中配線する場合に比
べて堅牢な配線を形成することが出来る。本実施例で
は、同一列内に配置された受光素子間の配線を上記媒体
４とカバーガラス１９の間に配置した。これにより、堅
牢な構造になると同時に本配線を集光体外部から自動的
に絶縁することが出来た。列間の配線５６は上記カバー
ガラス表面５４部に形成した。上記説明において、これ
らの配線と例えばカバーガラスの表面の間には接着剤層
などが存在する場合があることはいうまでもない。
面２側から見た鳥瞰図を用いて集光体間の電気配線を行
う方法を示す。図３７に示すように、反射面２や円弧状
反射面３などの反射面または受光素子５またはこれらで
囲まれた部分を充填する媒体４が存在しない部分のカバ
ーガラス表面５４や側面５５がある場合は、これらの表
面上に接して配線を形成することによりこの配線を空中
配線する場合に比べて遙かに堅牢な配線を形成すること
が出来る。また、上記媒体４とカバーガラス１９の間ま
たはこれらの表面に配線を形成することにより、これら
の配線を例えば反射面２の外側に空中配線する場合に比
べて堅牢な配線を形成することが出来る。本実施例で
は、同一列内に配置された受光素子間の配線を上記媒体
４とカバーガラス１９の間に配置した。これにより、堅
牢な構造になると同時に本配線を集光体外部から自動的
に絶縁することが出来た。列間の配線５６は上記カバー
ガラス表面５４部に形成した。上記説明において、これ
らの配線と例えばカバーガラスの表面の間には接着剤層
などが存在する場合があることはいうまでもない。
【００５４】実施例９ 図３８に本発明の実施例９の集光型太陽光発電モジュー
ルを示す。集光体として例えば同図（ａ）に示す構造を
用いた場合、同図の右上方から入射する光３０（＋Ｘ方
向に傾いた光）に対する光取り込み率は左上方から入射
する光３１（−Ｘ方向に傾いた光）に対する光取り込み
率より高くなる。同図（ｂ）、（ｃ）に水平面９９に対
して斜めに傾斜角１０１で設置したモジュールの南北方
向の垂直断面を示す。このモジュールを設置する場合
に、春分秋分時の太陽光線１０２がモジュールの受光面
の垂線１１６に対して傾いている場合はモジュールの＋
Ｘ方向が図（ｂ）、（Ｃ）のように春分秋分時の太陽光
線１０２が傾いている方向に向くようにモジュールを設
置することによりに年間を通しての太陽光の日射に対す
る光取り込み率が高くなる。また、モジュールの受光面
が北側を向くように設置されている場合には＋Ｘ方向を
南に向けて設置することにより年間を通しての太陽光の
日射に対する光取り込み率が高くなる。本実施例では、
同図（ｃ）に示すように傾斜角を設置点の緯度より小さ
い角度としたため、＋Ｘ方向が南向きになるように設置
した。上記ではモジュールの設置場所が北半球であるこ
とを想定して説明したが、南半球に設置する場合には上
記説明の南北を反転させることにより同様の効果が得ら
れる。
ルを示す。集光体として例えば同図（ａ）に示す構造を
用いた場合、同図の右上方から入射する光３０（＋Ｘ方
向に傾いた光）に対する光取り込み率は左上方から入射
する光３１（−Ｘ方向に傾いた光）に対する光取り込み
率より高くなる。同図（ｂ）、（ｃ）に水平面９９に対
して斜めに傾斜角１０１で設置したモジュールの南北方
向の垂直断面を示す。このモジュールを設置する場合
に、春分秋分時の太陽光線１０２がモジュールの受光面
の垂線１１６に対して傾いている場合はモジュールの＋
Ｘ方向が図（ｂ）、（Ｃ）のように春分秋分時の太陽光
線１０２が傾いている方向に向くようにモジュールを設
置することによりに年間を通しての太陽光の日射に対す
る光取り込み率が高くなる。また、モジュールの受光面
が北側を向くように設置されている場合には＋Ｘ方向を
南に向けて設置することにより年間を通しての太陽光の
日射に対する光取り込み率が高くなる。本実施例では、
同図（ｃ）に示すように傾斜角を設置点の緯度より小さ
い角度としたため、＋Ｘ方向が南向きになるように設置
した。上記ではモジュールの設置場所が北半球であるこ
とを想定して説明したが、南半球に設置する場合には上
記説明の南北を反転させることにより同様の効果が得ら
れる。
【００５５】実施例１０ 図３９を用いて本発明の実施例１０の構造を説明する。
例えば同図（ａ）に示すように集光体の受光面１に入射
する光３０８の入射角によっては受光素子５に入射する
光の受光素子５の表面に対する入射角が大きくなる。同
図（ｂ）に示すように、受光素子表面３０４が平坦な場
合は受光素子表面の法線３０１に対する入射光３０２の
角度すなわち入射角３０３が大きくなると一般に光の表
面反射が大きくなり入射光を受光素子５に取り込む確率
が低下する。これに対して、同図（ｃ）に示すように、
受光素子３０５の表面に例えばＶ溝などのような一方向
に伸びた微細凹凸がある場合には、上記（ｂ）図に示す
ような角度でＸ方向に傾いて入射する光３０２でも、斜
面３０６の法線３０１に対する入射光３０２の入射角３
０８は（ｂ）での入射角３０３より小さくなる。このよ
うに、（ｃ）の構造ではＸ方向に傾斜した光に対して
（ｂ）の構造のようには入射角度が大きくなることがな
い。また、同図（ｄ）に示すように受光素子 表面に例
えば四角錐状のくぼみをもつ構造や、同図（ｅ）に示す
ように受光素子表面に例えば四角錐状の山構造を持つ場
合は上記のＸ方向に加えてＺ方向に傾いた光に対しても
斜面３０６の法線に対する入射角を小さくすることが出
来る。このように、受光素子表面に溝状、山状またはく
ぼみ状の微細凹凸を形成することにより受光素子表面に
大きな入射角をもって入射する光の反射率を低減して光
取り込み率を高めめることが出来るため、受光素子から
得られる出力が大きくなる。これらの微細凹凸は、同図
（ｆ）に示すように大小の凹凸が規則的にまたは不規則
に配置されていても良く、その斜面は平面でも曲面でも
かまわない。大小の凹凸が不規則に配置されている構造
は一般にランダムピラミッド表面という。本実施例で
は、その表面をＫＯＨ溶液を用いて異方性エッチングを
行い同図（ｆ）に示すようなランダムピラミッド構造を
形成した結晶シリコンからなる光電変換装置を用いた。
例えば同図（ａ）に示すように集光体の受光面１に入射
する光３０８の入射角によっては受光素子５に入射する
光の受光素子５の表面に対する入射角が大きくなる。同
図（ｂ）に示すように、受光素子表面３０４が平坦な場
合は受光素子表面の法線３０１に対する入射光３０２の
角度すなわち入射角３０３が大きくなると一般に光の表
面反射が大きくなり入射光を受光素子５に取り込む確率
が低下する。これに対して、同図（ｃ）に示すように、
受光素子３０５の表面に例えばＶ溝などのような一方向
に伸びた微細凹凸がある場合には、上記（ｂ）図に示す
ような角度でＸ方向に傾いて入射する光３０２でも、斜
面３０６の法線３０１に対する入射光３０２の入射角３
０８は（ｂ）での入射角３０３より小さくなる。このよ
うに、（ｃ）の構造ではＸ方向に傾斜した光に対して
（ｂ）の構造のようには入射角度が大きくなることがな
い。また、同図（ｄ）に示すように受光素子 表面に例
えば四角錐状のくぼみをもつ構造や、同図（ｅ）に示す
ように受光素子表面に例えば四角錐状の山構造を持つ場
合は上記のＸ方向に加えてＺ方向に傾いた光に対しても
斜面３０６の法線に対する入射角を小さくすることが出
来る。このように、受光素子表面に溝状、山状またはく
ぼみ状の微細凹凸を形成することにより受光素子表面に
大きな入射角をもって入射する光の反射率を低減して光
取り込み率を高めめることが出来るため、受光素子から
得られる出力が大きくなる。これらの微細凹凸は、同図
（ｆ）に示すように大小の凹凸が規則的にまたは不規則
に配置されていても良く、その斜面は平面でも曲面でも
かまわない。大小の凹凸が不規則に配置されている構造
は一般にランダムピラミッド表面という。本実施例で
は、その表面をＫＯＨ溶液を用いて異方性エッチングを
行い同図（ｆ）に示すようなランダムピラミッド構造を
形成した結晶シリコンからなる光電変換装置を用いた。
【００５６】これまでに説明した集光体の形状において
平面、円弧、直線、曲線などの形状を規定しているが、
これらの形状は製造誤差などの範囲で実際には上記形状
からずれていても良いことはいうまでもない。また、取
り込み率が大きく損なわれなければ集光体の製造上の利
便性から部分的に上記形状からずれた形状を用いても本
発明の効果を得ることができることはいうまでもない。
また、受光素子表面には干渉薄膜などからなる反射防止
膜などが形成されていても本発明の効果が変わらないこ
とはいうまでもない。
平面、円弧、直線、曲線などの形状を規定しているが、
これらの形状は製造誤差などの範囲で実際には上記形状
からずれていても良いことはいうまでもない。また、取
り込み率が大きく損なわれなければ集光体の製造上の利
便性から部分的に上記形状からずれた形状を用いても本
発明の効果を得ることができることはいうまでもない。
また、受光素子表面には干渉薄膜などからなる反射防止
膜などが形成されていても本発明の効果が変わらないこ
とはいうまでもない。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、非対称な分布を持つ入
射光の受光素子への取り込み効率を高めることが出来
る。また、集光体の受光面下部に媒体のみが存在するカ
バーガラス部があっても入射光の受光素子への取り込み
効率を低下させない集光型太陽光発電モジュールを形成
することが出来る。
射光の受光素子への取り込み効率を高めることが出来
る。また、集光体の受光面下部に媒体のみが存在するカ
バーガラス部があっても入射光の受光素子への取り込み
効率を低下させない集光型太陽光発電モジュールを形成
することが出来る。
【図１】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。
る。
【図２】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。
る。
【図３】従来の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。
る。
【図４】従来の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。
る。
【図５】従来の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。
る。
【図６】従来の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。
る。
【図７】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。
る。
【図８】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。
る。
【図９】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。
る。
【図１０】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図１１】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図１２】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図１３】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図１４】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図１５】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図１６】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図１７】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図１８】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図１９】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２０】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２１】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２２】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２３】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２４】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２５】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２６】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２７】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２８】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図２９】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。
ある。
【図３０】本発明の実施例１の集光型太陽光発電装置お
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
【図３１】本発明の実施例２の集光型太陽光発電装置お
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
【図３２】本発明の実施例３の集光型太陽光発電装置お
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
【図３３】本発明の実施例４の集光型太陽光発電装置お
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
【図３４】本発明の実施例５の集光型太陽光発電装置お
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
【図３５】本発明の実施例６の集光型太陽光発電装置お
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
【図３６】本発明の実施例７の集光型太陽光発電装置お
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
【図３７】本発明の実施例８の集光型太陽光発電装置お
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
【図３８】本発明の実施例９の集光型太陽光発電装置お
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
よび集光型太陽光発電モジュールの一構造図である。
【図３９】本発明の実施例１８の太陽光発電システムの
一構造図である。
一構造図である。
１：受光面、２：直線反射面、３：円弧反射面、４：媒
体、５：受光素子、６：入射光、７：円の中心、８：集
光体内の光路、９：断面、１０：断面の長さ、１１：境
界面、１２：反射面のＺ方向断面、１３：右側、１４：
左側、１５：受光面のＺ方向断面、１６：第１の集光
体、１７：第２の集光体、１８：電極、１９：カバーグ
ラス、２０：第２の媒体、２１：第２の電極、２２：ラ
ミネーション層、２３：角度、２４：臨界角、２５：反
射点、２６：光線、２７：端点、２８：入射点、２９：
反射面、３０：右斜め上方から入射する光、３１：左斜
め上方から入射する光、３２：境界、３３：両端を通る
垂線、３５：平面反射面、３６：第２の媒体、３７：第
１の媒体と第２の媒体の界面、３８：中空部、３９：接
着材層、４０：シート層、４４：Ｚ軸方向端反射面、４
５： Ｘ軸方向端反射面、４６：第１の接着剤層、４
７：第２の接着剤層、４８：最右の集光体、４９：中間
の集光体、５０：最左の集光体、５１：最下の集光体、
５２：中間の集光体、５３：最上の集光体、５４：カバ
ーガラス表面、５５：カバーガラス側面、５６：カバー
ガラス表面上の配線、５７：カバーガラス側面上の配
線、９３：巨視的に見た受光面、９４：凹凸面、９５：
凹凸の高さ、９９：水平面、１００：傾斜面、１０１：
傾斜角、１０２：春分秋分時太陽光、１０３：夏至の太
陽光、１０４：冬至の太陽光、１０７：フレーム、１０
８：第１の入射光、１０９：第２の入射光、１１０：第
１の反射光、１１１：第２の反射光、１１２：曲率が大
きい曲線、１１３：曲率が小さい曲線、１１４：反射材
料層、１１５：干渉薄膜、２００：媒体のみが存在する
部分、２０１：縮小部分、３０１：入射面の放線、３０
２：入射光、３０３：入射角、３０４：受光面、３０
５：受光素子、３０６：微細受光表面、３０７：Ｚ方向
に傾いた入射光、３０８：入射角。
体、５：受光素子、６：入射光、７：円の中心、８：集
光体内の光路、９：断面、１０：断面の長さ、１１：境
界面、１２：反射面のＺ方向断面、１３：右側、１４：
左側、１５：受光面のＺ方向断面、１６：第１の集光
体、１７：第２の集光体、１８：電極、１９：カバーグ
ラス、２０：第２の媒体、２１：第２の電極、２２：ラ
ミネーション層、２３：角度、２４：臨界角、２５：反
射点、２６：光線、２７：端点、２８：入射点、２９：
反射面、３０：右斜め上方から入射する光、３１：左斜
め上方から入射する光、３２：境界、３３：両端を通る
垂線、３５：平面反射面、３６：第２の媒体、３７：第
１の媒体と第２の媒体の界面、３８：中空部、３９：接
着材層、４０：シート層、４４：Ｚ軸方向端反射面、４
５： Ｘ軸方向端反射面、４６：第１の接着剤層、４
７：第２の接着剤層、４８：最右の集光体、４９：中間
の集光体、５０：最左の集光体、５１：最下の集光体、
５２：中間の集光体、５３：最上の集光体、５４：カバ
ーガラス表面、５５：カバーガラス側面、５６：カバー
ガラス表面上の配線、５７：カバーガラス側面上の配
線、９３：巨視的に見た受光面、９４：凹凸面、９５：
凹凸の高さ、９９：水平面、１００：傾斜面、１０１：
傾斜角、１０２：春分秋分時太陽光、１０３：夏至の太
陽光、１０４：冬至の太陽光、１０７：フレーム、１０
８：第１の入射光、１０９：第２の入射光、１１０：第
１の反射光、１１１：第２の反射光、１１２：曲率が大
きい曲線、１１３：曲率が小さい曲線、１１４：反射材
料層、１１５：干渉薄膜、２００：媒体のみが存在する
部分、２０１：縮小部分、３０１：入射面の放線、３０
２：入射光、３０３：入射角、３０４：受光面、３０
５：受光素子、３０６：微細受光表面、３０７：Ｚ方向
に傾いた入射光、３０８：入射角。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢澤 義昭 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宮村 芳徳 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 筒井 謙 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 村松 信一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 大塚 寛之 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 峯邑 純子 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平６−275859（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−198081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−117472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−19649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−158976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−9500（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−12567（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−118377（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−221528（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−87376（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−148473（ＪＰ，Ａ) 実公 昭38−19389（ＪＰ，Ｙ１) 13ｔｈ Ｅｕｒｏ．Ｐｈｏｔｏｖｏｌ ｔａｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｆ．（1995）ｐ．1483−1486 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/058
Claims (28)
- 【請求項１】受光面、反射面および上記受光面を含むカ
バーガラス部を有しかつ上記カバーガラス部が繋がった
状態で接続された複数個の集光体と、該集光体に少なく
ともその表面の一部が接している受光素子を有し、一つ
の上記集光体に入射した光を、上記反射面での反射、上
記カバーガラス部の通過、上記受光面での反射の順に進
む光路を経て、該一つの集光体に隣接する上記集光体の
受光素子に取り込むことができ、上記受光面を境界とす
る上記集光体部分と外部との屈折率は上記集光体部分の
方が大きく、上記集光体の入射光の取り込み率は、上記
受光面と上記反射面と上記受光素子を含む断面における
上記受光面の法線より右に傾いた全角度からの第１の入
射光に対する取り込み率と左に傾いた全角度からの第２
の入射光に対する取り込み率とで異なっており、かつ上
記複数個の集光体全体の入射光の取り込み率は、上記第
１の入射光に対する取り込み率と上記第２の入射光に対
する取り込み率の大小関係が、上記集光体における入射
光の取り込み率の大小関係と同じであることを特徴とす
る太陽光発電モジュール。 - 【請求項２】受光面、反射面および上記受光面を含むカ
バーガラス部を有しかつ上記カバーガラス部が繋がった
状態で接続された複数個の集光体と、該集光体に少なく
ともその表面の一部が接している受光素子を有し、一つ
の上記集光体に入射した光を、上記反射面での反射、上
記カバーガラス部の通過、上記受光面での反射の順に進
む光路を経て、該一つの集光体に隣接する上記集光体の
受光素子に取り込むことができ、上記受光面を境界とす
る上記集光体部分と外部との屈折率は上記集光体部分の
方が大きく、上記受光面と上記反射面と上記受光素子を
含む断面における上記受光面の任意の点から等距離の２
点に等角で対称に入射する２つの入射光の入射後の上記
集光体中の光路は上記任意の点に対して非対称であり、
かつ該非対称の傾向が一致するように上記複数個の集光
体が配置されていることを特徴とする太陽光発電モジュ
ール。 - 【請求項３】上記受光素子の一部は上記集光体の外部に
存在しており、該外部に存在する部分に電極が形成され
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光
発電モジュール。 - 【請求項４】受光面、反射面および上記受光面を含むカ
バーガラス部を有しかつ上記カバーガラス部が繋がった
状態で接続された複数個の集光体と、該集光体に少なく
ともその表面の一部が接している受光素子を有し、一つ
の上記集光体に入射した光を、上記反射面での反射、上
記カバーガラス部の通過、上記受光面での反射の順に進
む光路を経て、該一つの集光体に隣接する上記集光体の
受光素子に取り込むことができ、上記受光面を境界とす
る上記集光体部分と外部との屈折率は上記集光体部分の
方が大きく、上記受光面と上記反射面と上記受光素子を
含む断面において、上記受光面と上記反射面の直線部分
のなす角度は４５°未満であり、上記受光素子は上記断
面における上記受光面の上記角度をなす側とは反対側に
片寄って設置されており、かつ上記複数個の集光体の接
続は上記角度および上記受光素子が交互に位置するよう
になされていることを特徴とする太陽光発電モジュー
ル。 - 【請求項５】上記受光素子は、その受光面が上記受光面
と平行な面部分をもつ位置に設置されていることを特徴
とする請求項４記載の太陽光発電モジュール。 - 【請求項６】上記受光素子は、その受光面が上記受光面
と垂直な面部分をもつ位置に設置されていることを特徴
とする請求項４記載の太陽光発電モジュール。 - 【請求項７】上記受光素子はその受光面と上記受光面の
なす角度が非直角である位置に設置されていることを特
徴とする請求項４記載の太陽光発電モジュール。 - 【請求項８】上記集光体の受光面は凹凸を有しているこ
とを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の
太陽光発電モジュール。 - 【請求項９】上記受光素子の受光面は凹凸を有している
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載
の太陽光発電モジュール。 - 【請求項１０】上記集光体の少なくとも隣接する集光体
との接続部は弾力性のある材料で構成されており、巻き
取り可能であることを特徴とする請求項１乃至９のいず
れか一項に記載の太陽光発電モジュール。 - 【請求項１１】上記受光素子の形状は円筒状または球状
であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一
項に記載の太陽光発電モジュール。 - 【請求項１２】上記受光素子は中空であり、該中空部に
冷媒が入っていることを特徴とする請求項１乃至１１の
いずれか一項に記載の太陽光発電モジュール。 - 【請求項１３】上記反射面は上記集光体内部側の表面に
反射率を高める干渉薄膜を有する構造であることを特徴
とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の太陽光
発電モジュール。 - 【請求項１４】上記反射面は上記断面と直交する方向に
凹凸を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいず
れか一項に記載の太陽光発電モジュール。 - 【請求項１５】上記集光体は、上記反射面に接する第１
の媒体と該第１の媒体と接する第２の媒体を有してお
り、上記第１の媒体と上記第２の媒体とは屈折率が異な
っており、上記第１の媒体と上記第２の媒体の界面形状
は上記断面と直交する方向に凹凸になっていることを特
徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の太陽
光発電モジュール。 - 【請求項１６】上記反射面の凹凸の凹部は、上記反射面
の側に向いた凸の部分を有しており、該凸の部分は曲線
もしくは該曲線を近似した折れ線で構成されていること
を特徴とする請求項１４に記載の太陽光発電モジュー
ル。 - 【請求項１７】上記反射面の凹凸は、その凹凸の方向の
ある点で左右対称であることを特徴とする請求項１４又
は１６に記載の太陽光発電モジュール。 - 【請求項１８】上記第１の媒体と上記第２の媒体の界面
の凹凸の凹部は、上記第２の媒体の側に向いた凸の部分
を有しており、該凸の部分は曲線もしくは該曲線を近似
した折れ線で構成されていることを特徴とする請求項１
５に記載の太陽光発電モジュール。 - 【請求項１９】上記第１の媒体と上記第２の媒体の界面
の凹凸は、その凹凸の方向のある点で左右対称であるこ
とを特徴とする請求項１５又は１８に記載の太陽光発電
モジュール。 - 【請求項２０】受光面と反射面を有する集光体と、該集
光体に少なくともその表面の一部が接している受光素子
を有し、上記受光面を境界とする上記集光体部分と外部
との屈折率は上記集光体部分の方が大きく、上記受光面
と上記反射面と上記受光素子を含む断面において、上記
反射面は円弧および直線で構成されており、上記円弧は
上記円弧の両端を通る上記受光面に垂直な２本の直線で
挟まれた領域内に位置しており、上記受光素子の受光面
は上記受光面に対して傾いており、少なくとも上記受光
素子の一部は上記円弧の両端と上記円弧の回転中心を結
んで得られる扇形の領域内に配置されていることを特徴
とする太陽光発電装置。 - 【請求項２１】受光面と反射面を有する集光体と、該集
光体に少なくともその表面の一部が接している受光素子
を有し、上記受光面を境界とする上記集光体部分と外部
との屈折率は上記集光体部分の方が大きく、上記受光面
と上記反射面と上記受光素子を含む上記集光体の断面に
おいて、上記反射面は円弧および直線で構成されてお
り、上記円弧は上記円弧の両端を通る上記受光面に垂直
な２本の直線で挟まれた領域の内および外に位置してお
り、少なくとも上記受光素子の一部は上記円弧の両端と
上記円弧の回転中心を結んで得られる扇形の領域内に配
置されていることを特徴とする太陽光発電装置。 - 【請求項２２】少なくとも上記受光素子の一部は上記円
弧と上記回転中心を結ぶ線上に存在していることを特徴
とする請求項２０又は２１に記載の太陽光発電装置。 - 【請求項２３】上記受光素子の一部は上記集光体の外部
に存在しており、該外部に存在する部分に電極が形成さ
れていることを特徴とする請求項２２記載の太陽光発電
装置。 - 【請求項２４】請求項２０乃至２３のいずれか一項に記
載の太陽光発電装置を複数個有する太陽光発電モジュー
ルは、上記複数個の太陽光発電装置の上記集光体が上記
受光面を含むカバーガラス部が繋がった状態で接続さ
れ、かつ一つの上記集光体に入射した光を、上記反射面
での反射、上記カバーガラス部の通過、上記受光面での
反射の順に進む光路を経て、該一つの集光体に隣接する
上記集光体の受光素子に取り込むことができ、上記太陽
光発電装置の上記集光体の入射光の取り込み率は、上記
受光面と上記反射面と上記受光素子を含む断面における
上記受光面の法線より右に傾いた全角度からの第１の入
射光に対する取り込み率と左に傾いた全角度からの第２
の入射光に対する取り込み率とで異なっており、かつ上
記複数個の太陽光発電装置の上記集光体全体の入射光の
取り込み率は、上記第１の入射光に対する取り込み率と
上記第２の入射光に対する取り込み率の大小関係が、上
記集光体における入射光の取り込み率の大小関係と同じ
であることを特徴とする太陽光発電モジュール。 - 【請求項２５】請求項２０乃至２３のいずれか一項に記
載の太陽光発電装置を複数個有する太陽光発電モジュー
ルは、上記複数個の太陽光発電装置の上記集光体が上記
受光面を含むカバーガラス部が繋がった状態で接続さ
れ、かつ一つの上記集光体に入射した光を、上記反射面
での反射、上記カバーガラス部の通過、上記受光面での
反射の順に進む光路を経て、該一つの集光体に隣接する
上記集光体の受光素子に取り込むことができ、太陽光発
電装置の上記受光面と上記反射面と上記受光素子を含む
断面における上記受光面の任意の点から等距離の２点に
等角で対称に入射する２つの入射光の入射後の上記集光
体中の光路は上記任意の点に対して非対称であり、かつ
該非対称の傾向が一致するように上記複数個の太陽光発
電装置の上記集光体が配置されていることを特徴とする
太陽光発電モジュール。 - 【請求項２６】 請求項１、３、８乃至１９および２４の
いずれか一項に記載の太陽光発電モジュールを用いる太
陽光発電システムの設置方法において、春分秋分時の太
陽光線が集光体の受光面の垂線に対して傾いた状態で上
記太陽光発電モジュールを設置し、かつ上記受光面と反
射面と受光素子を含む断面における上記受光面の法線よ
り右に傾いた全角度からの第１の入射光に対する取り込
み率と左に傾いた全角度からの第２の入射光に対する取
り込み率の内の大きい方に対応する上記集光体の上記第
１または第２の入射光側を、上記太陽光線が傾いている
方向に向けて設置することを特徴とする太陽光発電シス
テムの設置方法。 - 【請求項２７】請求項４乃至１９のいずれか一項に記載
の太陽光発電モジュールを用いる太陽光発電システムの
設置方法において、春分秋分時の太陽光線が集光体の受
光面の垂線に対して傾いた状態で上記太陽光発電モジュ
ールを設置し、かつ上記受光面と反射面と受光素子を含
む断面における上記受光面と上記反射面の直線部分のな
す角度が４５°未満の側を、上記太陽光線が傾いている
方向に向けて設置することを特徴とする太陽光発電シス
テムの設置方法。 - 【請求項２８】請求項２、３、５乃至１９および２５の
いずれか一項に記載の太陽光発電モジュールを用いる太
陽光発電システムの設置方法において、春分秋分時の太
陽光線が集光体の受光面の垂線に対して傾いた状態で上
記太陽光発電モジュールを設置し、かつ上記受光面と反
射面と受光素子を含む断面における上記受光面の任意の
点から等距離の２点に等角で対称に入射する２つの入射
光の入射後の上記集光体中の光路の上記任意の点に対す
る非対称性に起因して相違する、上記第１の入射光に対
する取り込み率と上記第２の入射光に対する取り込み率
の内の大きい方に対応する、上記集光体の上記第１また
は第２の入射光側を、上記太陽光線が傾いている方向に
向けて設置することを特徴とする太陽光発電システムの
設置方法。
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|---|---|---|---|
| JP04485098A JP3174549B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 太陽光発電装置及び太陽光発電モジュール並びに太陽光発電システムの設置方法 |
| AU17312/99A AU728400B2 (en) | 1998-02-26 | 1999-02-16 | Photovoltaic device, photovoltaic module and establishing method of photovoltaic system |
| DE19907506A DE19907506A1 (de) | 1998-02-26 | 1999-02-22 | Photovoltaisches Bauelement, photovoltaisches Modul und Aufstellverfahren für ein photovoltaisches Modul |
| US09/256,454 US6294723B2 (en) | 1998-02-26 | 1999-02-23 | Photovoltaic device, photovoltaic module and establishing method of photovoltaic system |
| CN99102436A CN1227419A (zh) | 1998-02-26 | 1999-02-26 | 光电装置、光电模块和光电系统的设置方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04485098A JP3174549B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 太陽光発電装置及び太陽光発電モジュール並びに太陽光発電システムの設置方法 |
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|---|---|
| JPH11243225A JPH11243225A (ja) | 1999-09-07 |
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|---|---|---|---|
| JP04485098A Expired - Fee Related JP3174549B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 太陽光発電装置及び太陽光発電モジュール並びに太陽光発電システムの設置方法 |
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|---|---|
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| CN (1) | CN1227419A (ja) |
| AU (1) | AU728400B2 (ja) |
| DE (1) | DE19907506A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| AUPR174800A0 (en) * | 2000-11-29 | 2000-12-21 | Australian National University, The | Semiconductor processing |
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| US6897085B2 (en) | 2003-01-21 | 2005-05-24 | Spheral Solar Power, Inc. | Method of fabricating an optical concentrator for a photovoltaic solar cell |
| US7535019B1 (en) | 2003-02-18 | 2009-05-19 | Nanosolar, Inc. | Optoelectronic fiber |
| US6959517B2 (en) * | 2003-05-09 | 2005-11-01 | First Solar, Llc | Photovoltaic panel mounting bracket |
| US20060185715A1 (en) * | 2003-07-25 | 2006-08-24 | Hammerbacher Milfred D | Photovoltaic apparatus including spherical semiconducting particles |
| DE102004004465A1 (de) * | 2004-01-28 | 2005-08-18 | Altmann, Dirk | Photovoltaischer Solargenerator |
| JP4155361B2 (ja) * | 2004-09-27 | 2008-09-24 | 株式会社デュエラ | シート状集光器及びこれを用いた太陽電池シート |
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