JP3192291U - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い効率で発電を行うことができる太陽光発電装置を提供する。【解決手段】平板状の基板１１１の表面に可視光を受けて発電する可視光用太陽電池セル１１２が配置された発電パネル１１０と、可視光に対して透明な筒状部材の周面に紫外領線を受けて発電するとともに可視光に対して透明な紫外線用太陽電池セルが上下２段に配置された複数の下側発電筒体１２０Ａ、複数の上側発電筒体１２０Ｂと、を備え、下側発電筒体１２０Ａ、上側発電筒体１２０Ｂは、支持部材１３０でそれぞれ互いがほぼ平行に配置されている。【選択図】図１

Description

本考案は、高い効率で発電を行うことができる太陽光発電装置に関する。

一般に、太陽光発電装置として太陽電池セルを多数隙間無く平面内に配置して平板状とした太陽光発電パネルが広く普及している。この太陽光発電パネルは、発電能力が太陽電池セルの面積や、太陽光の照射角度に影響されるため、大きな発電量を得るためには、大面積の太陽電池セルを設けなければならない。

このような欠点を解決するため、次の提案されている。特許文献１には、敷設面積に対して発電効率を高めるため、受光面が単一な平面でないように３角形の光電セルや円筒形の光電セルに鏡面反射体や光電セル自体からなる反射体を組み合わせ、受光面積を大にして発電量をアップさせた光発電装置が記載されている。

また、特許文献２には、複数の円筒型太陽電池からなる太陽光発電装置を固定しないで設置する構造において、円筒型太陽電池を、光公害を及ぼさず、効率的に反射光を照射して発電させるため、枠体により複数の円筒型太陽電池を平面内に平行又はほぼ平行に互いに所要間隔を隔てて配列保持すると共に前記枠体に取り付けた複数の脚部を設置面上に固定しないで設置する太陽光発電装置の設置構造が記載されている。この設置構造は、枠体に保持された複数の円筒型太陽電池が前記複数の脚部を介して設置される凹所形状の前記設置面と、前記凹所形状の設置面に配置される、透水性及び保水性を備える板状材と、前記板状材上に搭載される白色系の花崗岩系主要構成物からなる粒度０．１〜５ｃｍ多数の小石とを具備したものである。
特開平７−３１２４４１号公報 特開２０１２−２３４９４６号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２に記載の太陽光発電装置は、発電効率を向上させることができるが、更に発電効率の向上が望まれる。

そこで本考案は上述した課題に鑑み、高い効率で発電を行うことができる太陽光発電装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する請求項１に記載の考案は、平板状の基板の表面に可視光を受けて発電する可視光用太陽電池セルが配置された発電パネルと、前記可視光に対して透明な筒状部材の周面に紫外線を受けて発電するとともに前記可視光を透過する紫外線用太陽電池セルが配置された複数の発電筒体と、を備え、前記複数の発電筒体は、前記発電パネルの前記表面から一定の距離だけ離間して互いがほぼ平行に配置されている、ことを特徴とする太陽光発電装置である。
本考案によれば、可視光用太陽電池セルは、直接入射した可視光と、発電筒体を透過して入射した可視光とで発電を行い、紫外線用太陽電池セルは、入射した紫外線によって発電を行う。このため、高効率で太陽光発電を行うことができる。

同じく請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の太陽光発電装置において、前記発電パネルからの配置距離が異なる上下の２平面内に、それぞれ前記複数の発電筒体を、互いに平行、かつ前記複数の発電筒体による前記発電パネルへの平面投影像が重ならないように配置したことを特徴とする。本考案によれば、上下の２平面に配置した発電筒体に太陽光が直接照射される。

同じく請求項３に記載の考案は、請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電装置において、前記発電筒体は、前記可視光を透過する合成樹脂製であり、断面形状が、円形、半円形、多角形、外側に凸となる角部を備える星形のいずれかの形状であることを特徴とする。
本考案によれば、広い面積に紫外線用太陽電池セルを配置できる。

同じく請求項４に記載の考案は、請求項３に記載の太陽光発電装置において、前記発電筒体は、８つの放射方向に突出する角部を備える星形状であることを特徴とする。
本考案によれば、広い面積に紫外線用太陽電池セルを配置できる。

同じく請求項５に記載の考案は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の太陽光発電装置において、前記発電パネルの前記表面は、紫外線の少なくとも一部を反射するものであることを特徴とする。
本考案によれば、発電筒体は、直接入射した紫外線に加えて、発電パネルの表面で反射されて発電筒体の発電パネル側に入射した紫外線で発電を行うことができ、高効率で太陽光発電を行うことができる。

同じく請求項６に記載の考案は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の太陽光発電装置において、前記複数の発電筒体の両端に取り付けられ、それぞれの発電筒体を前記発電パネルの前記表面から所定距離だけ離れた位置に支持する支持部材を備えることを特徴とする。本考案によれば、発電筒体を発電パネルから所定距離だけ離れた位置に設置できる。

本考案に係る太陽光発電装置によれば、太陽光の入射角度の変化による発電効率の低下を防止して、太陽光の可視光及び紫外線によって高効率での発電を実現できる。

本考案の実施形態に係る太陽光発電装置を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 同太陽光発電装置を示す斜視図である。 同太陽光発電装置の発電パネルを示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は発電パネルによる太陽光の反射及び透過状態を示す拡大断面図である。 同実施形態に係る太陽光発電装置の発電筒体を示す断面図である。 他の実施形態に係る太陽光発電装置の発電筒体を示す断面図である。

以下、本考案を実施するための形態に係る太陽光発電装置１００について説明する。まず太陽光発電装置１００の全体構造について説明する。図１は本考案の実施形態に係る太陽光発電装置ものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、図２は同太陽光発電装置を示す斜視図である。

図１に示すように、本考案の実施形態に係る太陽光発電装置１００は、発電パネル１１０と、それぞれ発電筒体である複数の下側発電筒体１２０Ａ、複数の上側発電筒体１２０Ｂと、下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂを発電パネル１１０上で支持する支持部材１３０とを備える。
太陽光発電装置１００において、発電パネル１１０は、建築物の屋根、屋上等の太陽光が良好に照射される箇所に図示しない取り付け基台を用いて所定の取り付け角度で設置される。この取り付け角度は、設置位置の緯度、高度等に基づいて定める。

図１（ａ）に示すように、下側発電筒体１２０Ａは、発電パネル１１０から距離ｄ１だけ離間した下段Ａに所定の距離Ｓ１を開けて平行に、上側発電筒体１２０Ｂは、距離ｄ２だけ離間した上段Ｂ（ｄ１＜ｄ２）に所定の距離Ｓ２を開けて平行に配置される。下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂの両端は、支持部材１３０によって発電パネル１１０上に取り付けられる。なお、支持部材１３０は、軽量で高剛性の素材、例えばガルバリウム鋼板で形成された所定寸法の角パイプを組み合わせて構成される。
支持部材１３０を他の材料で形成することができる。支持部材１３０は、図１に示すように、発電パネル１１０に対して一定角度で複数本が規則的に配置され、下側接合部１３１と、上側接合部１３２とで互いに接合されている。支持部材１３０は、下段Ａの下側発電筒体１２０Ａを保持し、上側接合部１３２で上段Ｂの上側発電筒体１２０Ｂを保持する。

支持部材１３０は、発電パネル１１０に固定してもよいし、発電パネル１１０が取り付けられる基台に取り付けてもよい。支持部材１３０により下側発電筒体１２０Ａは、下段Ａにおいて複数個が平行に、上段Ｂにおいて複数個が平行に配置される。
このとき、図２に示すように下段Ａに配置された下側発電筒体１２０Ａの隙間に上段Ｂに配置された上側発電筒体１２０Ｂが配置され、発電パネル１１０への平面投影像１４０Ａ、１４０Ｂが重ならないようにする。このため、距離Ｓ１は距離Ｓ２と同一にする（Ｓ１＝Ｓ２）。

次に発電パネル１１０について説明する。図３は同太陽光発電装置の発電パネルを示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は発電パネルによる太陽光の反射及び透過状態を示す拡大断面図である。発電パネル１１０は、平板である基板１１１に太陽光のうち可視光（例えば波長、約３８０ｎｍ〜約８３０ｎｍ）を受け起電する可視光用太陽電池セル１１２が配置されて、全体が平板状に形成されている。また、発電パネル１１０の表面は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、紫外線（例えば波長、約１０ｎｍ〜約３８０ｎｍ）のうち少なくとも一部を反射するように構成されている。

可視光用太陽電池セル１１２は、公知のものから選択することができる。例えば結晶シリコン型太陽電池、アモルファスシリコン型太陽電池、ＩｎＧａＡｓ太陽電池、ＧａＡｓ系太陽電池、ＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池等から選択できる。

次に下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂについて説明する。
本実施形態では、下側発電筒体１２０Ａと上側発電筒体１２０Ｂとは同じ構造を備える。図４は同実施形態に係る太陽光発電装置の発電筒体を示す断面図である。以下、下側発電筒体１２０Ａを例として説明する。
下側発電筒体１２０Ａは、可視領域の光を透過する透明材料、例えばポリカーボネート樹脂で形成された長尺の筒状部材１２１の表面に可視光を透過すると共に紫外線を受けて起電する紫外線用太陽電池セル１２２を取り付けて形成される。なお、筒状部材１２１の素材としてポリカーボネート樹脂の他、アクリル樹脂等の他の素材を使用することができる。

本実施形態では、筒状部材１２１は、図４に示すように、８つの放射方向に突出する角部を備えた、半径Ｒの円Ｃに内接する星（八芒星）形状であり、筒状部材１２１の外面である１６面に紫外線用太陽電池セル１２２が貼り付けてある。本実施形態では、平面状に配置した場合に比して約３倍の面積の紫外線用太陽電池セル１２２を配置できる。紫外線用太陽電池セル１２２としては、透明な酸化物半導体と透明電極とを用いたものが公知である。

以上のような構成の太陽光発電装置１００において、発電パネル１１０の大きさ、下側発電筒体１２０Ａ、上側発電筒体１２０Ｂの数や大きさ（外周円の半径Ｒ）、発電パネル１１０から下側発電筒体１２０Ａまでの距離ｄ１、同じく上側発電筒体１２０Ｂまでの距離ｄ２、各下側発電筒体１２０Ａの距離Ｓ１、各上側発電筒体１２０Ｂの間隔Ｓ２は、必要とされる発電量、設置場所の日照条件等に基づいた実験やシミュレーションによって最適な値を定めるものとする。

太陽光が入射すると太陽光発電装置１００は、太陽光Ｌｓを受け以下のように発電を行う。図１（ａ）に示すように、下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂに入射した太陽光Ｌｓのうち紫外線Ｌｕｖは、紫外線用太陽電池セル１２２で発電に寄与して吸収され、可視光Ｌｖは下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂを透過して発電パネル１１０に至り、可視光用太陽電池セル１１２で発電に寄与する。

また、下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂの間を通過した太陽光Ｌｓは、発電パネル１１０に至り、紫外線Ｌｕｖのうちの少なくとも一部が発電パネル１１０の表面１１０Ａで反射されて、下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂの発電パネル１１０側の面に照射される。
この紫外線Ｌｕｖにより下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂの紫外線用太陽電池セル１２２が発電を行う。一方、可視光Ｌｖは可視光用太陽電池セル１１２による発電に寄与する。このため、太陽光の入射角度によらず、可視光及び赤外線を有効に使用して発電を行うことができる。

更に、本実施形態によれば、太陽光のうち可視光を発電パネル１１０の可視光用太陽電池セル１１２で受けて発電を行う。この可視光は直接、可視光用太陽電池セル１１２に入射するものの他、下側発電筒体１２０Ａ、上側発電筒体１２０Ｂを透過したものを利用している。このため、下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂによる影の影響を少なくでき、高効率での発電ができる。

そして、太陽光のうち紫外線を紫外線用太陽電池セル１２２で受けて発電を行う。この紫外線は直接、紫外線用太陽電池セル１２２に入射するものの他、発電パネル１１０の表面１１０Ａで反射されたものが利用できる。このため、下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂの紫外線用太陽電池セル１２２のうち、発電パネル１１０側に配置された紫外線用太陽電池セル１２２でも発電を行うことができ、高効率での発電ができる。

以上のように、本実施形態に係る太陽光発電装置１００によれば、高い効率で太陽光発電を行うことができる。

なお、太陽光発電装置１００における下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂの断面形状は、上述したものに限らない。図５は他の実施形態に係る太陽光発電装置の発電筒体を示す断面図である。（ａ）に示した発電筒体２１０は、断面形状を正三角形としたものである。同様に（ｂ）に示す発電筒体２２０は、断面形状を正方形とし、（ｃ）に示す発電筒体２３０は、断面形状を正五角形とし、（ｄ）に示す発電筒体２４０は断面形状を正六角形としたものである。
更に、（ｅ）に示す発電筒体２５０は、断面系状を半円状、（ｆ）に示す発電筒体２６０は断面系状を円形とし、（ｇ）に示す発電筒体２７０は断面系状を五芒星形状とし、（ｈ）に示す発電筒体２８０は断面系状を六芒星形状とし、（ｉ）に示す発電筒体２９０は断面系状を７つの放射方向に凸部を備える星型としたものである。

上記各例において、発電筒体２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０の全周面には下側発電筒体１２０Ａ及び上側発電筒体１２０Ｂと同様の紫外線用太陽電池セルが取り付けてある。各例に係る発電筒体２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０によっても、直接受光した紫外線及び発電パネル１１０の表面１１０Ａからの紫外線により全周面の紫外線用太陽電池セルで発電を行うことができ、太陽光発電装置全体として高効率での発電ができる。

なお、本考案に係る太陽光発電装置は、発電パネルが既設である場合、後に発電筒体と支持部材とを取り付けて構成することができる。この場合、既設の太陽光発電装置の効率を向上させることができる。

本考案は、民生用に用いられる太陽光発電装置及び大規模太陽光発電プラントに用いられる太陽光発電装置として利用できる。また、既成の太陽光発電装置に追加して発電筒体及び支持部材を配置して、既成の太陽光発電装置の発電効率を高めるために利用できる。

１００：太陽光発電装置
１１０：発電パネル
１１０Ａ：発電パネルの表面
１１１：基板
１１２：可視光用太陽電池セル
１２０Ａ：下側発電筒体（発電筒体）
１２０Ｂ：上側発電筒体（発電筒体）
１２１：筒状部材
１２２：紫外線用太陽電池セル
１３０：支持部材
１３１：下側接合部
１３２：上側接合部
１４０Ａ、１４０Ｂ：平面投影像

Claims (6)

1. 平板状の基板の表面に可視光を受けて発電する可視光用太陽電池セルが配置された発電パネルと、
   前記可視光に対して透明な筒状部材の周面に紫外線を受けて発電するとともに前記可視光を透過する紫外線用太陽電池セルが配置された複数の発電筒体と、を備え、
   前記複数の発電筒体は、前記発電パネルの前記表面から一定の距離だけ離間して互いがほぼ平行に配置されている、
   ことを特徴とする太陽光発電装置。
2. 前記発電パネルからの配置距離が異なる上下の２平面内に、それぞれ前記複数の発電筒体を、互いに平行、かつ前記複数の発電筒体による前記発電パネルへの平面投影像が重ならないように配置したことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 前記発電筒体は、前記可視光を透過する合成樹脂製であり、断面形状が、円形、半円形、多角形、外側に凸となる角部を備える星形のいずれかの形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電装置。
4. 前記発電筒体は、８つの放射方向に突出する角部を備える星形状であることを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置。
5. 前記発電パネルの前記表面は、紫外線の少なくとも一部を反射するものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の太陽光発電装置。
6. 前記複数の発電筒体の両端に取り付けられ、それぞれの発電筒体を前記発電パネルの前記表面から所定距離だけ離れた位置に支持する支持部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の太陽光発電装置。