JP3404365B2 - 集光型太陽光発電装置 - Google Patents
集光型太陽光発電装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集光型太陽光発電
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】太陽光発電素子と光反射面を持つ集光型
太陽光発電装置は、例えば特開昭６０−１２８６７８、
特開昭６０−１１６１８０あるいは特開平２０００−１
０１１２４にも提案されているように照射される光を効
率的に発電に使用するための工夫が多々なされている。
これらは、いずれも、太陽光発電素子の存在しない部分
に照射された光を反射させて太陽光発電素子にいかに効
率よく光を集めるかという観点でなされている提案であ
る。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、しか
しながら、太陽光発電素子の存在しない部分に照射され
た光を反射させて、再度太陽光発電素子に照射させる場
合に起こりうる反射光の損失について十分な配慮が為さ
れていなかった。すなわち、最初に反射面で反射された
光が平面状の装置受光面で全反射されて、再度、太陽光
発電素子に入射されるためには、装置受光面に平行な面
と上記光反射面の斜面がなす角を十分に大きくし、この
面で反射した光が装置受光面に入射する入射角を臨界角
以上にする必要がある。 【０００４】装置受光面を構成する媒体の屈折率は通常
用いられるガラスや透明プラスチックでは約１．５であ
るので、この臨界角は約４２°であるが、この条件の下
では、入射光が光反射面の溝の斜面で反射され、その
後、装置受光面で全反射されて太陽光発電素子に入射す
る光は限られたものとなってしまう。 【０００５】ここで、太陽光発電装置の光取り込み率お
よび集光倍率は以下の式で定義される。 光取込率＝（太陽光発電素子への入射光量）／（装置受光面への入射光量）・ ・（１） 集光倍率＝（装置受光面積）／（太陽光発電素子の受光面積）・・（２） 上記光取込率は、例えば同一の太陽電池や、ほぼ同一の
分光感度を持つ異なる太陽電池を上記装置受光面の設置
位置や上記太陽光発電素子の設置位置に配置し、光照射
時のこれらの太陽電池の短絡電流を上記式（１）の入射
光量として計算することにより測定することが出来る。
この場合に、太陽電池表面が空気に接している場合と空
気より屈折率の大きい媒体に接している場合には太陽電
池表面での光反射率が異なるために実質的な分光感度が
変化する。よって、上記測定においては上記分光感度の
変化を補正することが望ましい。また、上記式（２）の
太陽光発電素子の受光面積は、太陽光発電素子が平板状
である場合はその面積とし、太陽光発電素子が直方体や
棒状、球状などの場合はその受光面の装置受光面への投
影面積とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】複数の太陽光発電素子が
配列された面と、該配列された太陽光発電素子間に照射
される光を反射する断面が溝状の複数の光反射面とを備
えるとともに、前記太陽光発電素子が配列された面およ
び前記光反射面に入射されるべき光を受ける断面が溝状
の受光面を有する媒体を備え、前記光反射面の溝と前記
受光面の溝とが互いに交差している構成とする。その結
果、光反射面で反射された光は装置受光面でより大きい
入射角を持つことになり、装置受光面で全反射されやす
くなる。このため、入射光の入射角が変化しても、最終
的に太陽光発電素子に導かれる割合が増し発電量が増加
する。 【０００７】なお、本発明の提案する反射面および受光
面が溝構造を持つことによる効果は、Ｖ溝等の平坦斜面
からなる溝や曲面状や凹凸面状の斜面からなる溝に限ら
ず、反射面または受光面の少なくとも一方の面を四角錐
（ピラミッド）状とすることによっても得ることができ
る。 【０００８】 【発明の実施の形態】図１は本発明の太陽光発電装置の
基本的な構成の概要を説明する要素を俯瞰図の形で模式
的に示す図であり、（ａ）はその表面が受光面となるカ
バーガラスを、（ｂ）は太陽光発電素子とその素子の間
にある表面がＶ溝である光反射面を有するＶシートを、
それぞれ示す。 【０００９】図１（ａ）に示すように、カバーガラス１
−１はその表面が受光面となるものであり、表面に、図
のＸ方向に断面形状がＶ字状となる溝１−２が連続して
形成されている。図１（ｂ）に示すように、Ｖシート１
−４には太陽光発電素子１−３と断面形状がＶ字状とな
る溝１−５が連続して形成されている反射面とを交互に
配置したものとなっている。ここで、カバーガラス１−
１のＶ溝１−２は図のＹ方向に連続して形成され、 Ｖ
シート１−４のＶ溝１−５は図のＸ方向に連続して形成
されている。両方のＶ溝１−２とＶ溝１−５とは直交す
る位置関係となるようにされている。カバーガラス１−
１とＶシート１−４とは、例えば、エチレン酢酸ビニル
共重合体＝ＥＶＡなどの充填材を介して接合される。 【００１０】実施例１ 図２（ａ）に本発明の実施例を俯瞰図の形で模式的に示
す。この実施例では、太陽光発電素子１−３は片面受光
型のシリコン結晶太陽電池を使った。この素子を長さ１
００ミリ、幅２０ミリに切り出し、間隔１０ミリを空け
てＶシート１−４上に配列した。その間隔１０ミリのと
ころには、ピッチ０．２ミリ、Ｖ溝の開き角度１１０度
のＶ溝１−５を形成し、その上に光反射膜として０．１
μｍ厚の銀膜を通常の真空蒸着法により形成した。この
太陽光発電素子１−３とＶシート１−４のセットの上に
充填材兼接着剤として厚さ０．８ミリのＥＶＡ（図示省
略）を使用してカバーガラス１−１を接着して集光型太
陽光発電装置を構成した。カバーガラス１−１の表面に
はＶ溝１−２が形成されており、このＶ溝の連続する方
向はＶシート１−４のＶ溝の連続する方向とは直交する
向きに配置されている。カバーガラス１−１のＶ溝１−
２はピッチ０．０５ミリで、Ｖの開き角度８０度の形状
をキャスト法で形成した。これはロール成型で大量生産
してもよい。 【００１１】この装置に上方から光２−６が入射する
と、カバーガラス１−１のＶ溝１−２境界で屈折してカ
バーガラスおよび前記充填材兼接着剤としてのＥＶＡか
らなる媒体を通過しＶシート１−４にあたる。Ｖシート
１−４のＶ溝１−５の面で反射された光はさらにカバー
ガラス１−１に向かい、そのＶ溝１−２で全反射され太
陽光発電素子１−３に入射し、電力に変換される。もち
ろん、カバーガラス１−１に入射する光の内、直接太陽
光発電素子１−３に入射して電力に変化される光がある
のは当然であり、図では、これを省略した。 【００１２】図２（ｂ）は本実施例との対照として、従
来のＶ溝がないカバーガラス１−１の場合の光２−６の
反射の例を示す図である。従来例によれば、入射光２−
６はＶシート１−４で反射され、この光がカバーガラス
１−１の表面に向かうが、反射光２−６の入射角が大き
くなるとその表面では全反射条件を満たさなくなり、破
線で示すように、カバーガラス１−１を透過し外部に出
ていってしまい発電に寄与することができない。 【００１３】本実施例では、カバーガラス１−１にＶ溝
１−２を形成してカバーガラス表面への光の入射時に光
の進行方向を変える機能を有し、さらに下方のＶシート
からの光がカバーガラス表面のＶ溝に入射することによ
り、カバーガラス表面のＶ溝斜面への光の入射角を大き
くすることが出来る。よって、入射光の太陽光発電装置
表面への入射光の入射角が大きくなった場合にも、反射
光の受光面への入射角が大きいものとなり、全反射条件
を満たすことになり、先に説明したようにさらに下方に
光を反射し、太陽光発電素子に上記反射光を導くことが
できた。すなわち、太陽光発電装置への許容入射角を広
げることができ、太陽光発電装置への入射光を効果的に
利用することができた。 【００１４】上記説明においては媒体としてガラス及び
充填材を用いたが、これらは透明な材質であり、太陽光
発電装置外部の屈折率（通常は空気であり、屈折率はｎ
＝１）よりも大きな屈折率を有している必要がある。材
質としては、ガラス、アクリル、ポリカーボネートなど
のプラスチック類などの固体を用いる。また、上記媒質
の一部として、上記充填材を用いる場合がある。 【００１５】実施例２ 図３（ａ）は本発明の実施例２を断面図の形で模式的に
示す。この実施例では、太陽光発電素子１−３は両面受
光型シリコン結晶太陽電池を使った。この素子１−３を
長さ１００ミリ幅２０ミリに切り出し、間隔１０ミリを
空けて、約３ミリ厚となる充填材兼接着材のＥＶＡ３−
３を介して、Ｖシート１−４の上に配列した。Ｖシート
１−４はＶ溝のピッチ０．２ミリ、Ｖの開き角度１２０
度とし、その上に光反射膜として銀膜を厚さ０．１μｍ
真空蒸着した。太陽光発電素子１−３の周囲の充填材兼
カバーガラス１−１の接着用途として厚さ０．４ミリと
なるＥＶＡ３−３を使用して太陽光発電素子１−３の配
列面の上方にカバーガラス１−１を接着した。こうして
カバーガラス１−１、太陽光発電素子１−３およびＶシ
ート１−４の３層構造の集光型太陽光発電装置が構成さ
れた。 【００１６】本実施例でも、カバーガラス１−１の表面
にはＶ溝１−２があり、このＶ溝の連続方向はＶシート
１−４のＶ溝１−５の連続方向とは直交する向きに配置
されている。カバーガラスの１−１の表面のＶ溝１−２
はピッチ０．０５ミリで、Ｖの開き角度１２０度の形状
をキャスト法で形成した。 【００１７】この集光型太陽光発電装置に斜め上方から
光３−６が入射すると、カバーガラス１−１の表面のＶ
溝１−２の境界で屈折してＶシート１−４のＶ溝１−５
に当る。Ｖシート１−４のＶ溝１−５面で反射された光
はさらにカバーガラス１−１に向かい、そのＶ溝１−２
で全反射され太陽光発電素子１−３を照射し、電力に変
換される。あるいはＶシート面で反射された光は太陽光
発電素子１−３の裏面に達し電力に変換される。 【００１８】図３（ｂ）は本実施例２との対照として、
従来のＶ溝がないカバーガラス１−１の場合の光３−６
の反射の例を示す図である。従来例によれば、入射光３
−６はＶシート１−４で反射され、この光がカバーガラ
ス１−１の表面に向かうが、その表面では全反射条件を
満たさなくなり、破線で示すように、カバーガラス１−
１を透過し外部に出ていってしまい発電に寄与すること
ができない。 【００１９】本実施例２は実施例１で説明したと同様に
カバーガラス１−１にＶ溝１−２がある為に全反射条件
を満たすことになり、入射した光は最終的に太陽光発電
素子に導くことができた。 【００２０】これまでの説明では表面Ｖ溝と反射面Ｖ溝
が直交する例を示したが、実施例１、実施例２のいずれ
の場合も、これらの溝の交差する角度が直交位置から±
３０度以内の範囲でも上記効果は得られた。特に上記交
差角の直交位置から±１０度以内の場合において大きな
効果が得られた。さらに、上記説明では、装置受光面上
の溝が、Ｖ溝である場合について示したが、必ずしも一
対の対向する平坦な斜面からなるＶ溝である必要は無
く、斜面に緩やかな凹凸があったり、斜面が曲面からな
っていても、本発明の効果は十分に得られた。 【００２１】実施例３ 本実施例３は前記Ｖ溝の代わりに反射面が四角錐（ピラ
ミッド）構造を有している例である。この図からわかる
ように、上記四角錐は、互いに交差する２種類のＶ溝を
形成することにより形成することができる。図４（ａ）
は反射面を有する四角錐４−２を模式的に示す俯瞰図で
ある。（ｂ）は四角錐４−２構造の反射面を有するＰシ
ート４−４上に太陽光発電素子１−３が配列された状態
を模式的に示す平面図である。（ｃ）は（ｂ）に示すＰ
シート４−４上に太陽光発電素子１−３が配列された状
態をＡ―Ａ位置で断面として矢印方向に見た断面図であ
る。（ｄ）は同じくＢ―Ｂ位置で断面として矢印方向に
見た断面図である。（ｅ）は同じくＣ―Ｃ位置で断面と
して矢印方向に見た断面図である。 【００２２】片面受光太陽光発電素子１―３はシリコン
結晶太陽電池を使った。この素子を長さ１００ミリ幅２
０ミリに切り出し、間隔１０ミリを空けてＰシート４−
４上に配列した。その間隔１０ミリのところは、図４
（ａ）に示すように、四角錐４−２のピッチ０．２ミ
リ、頂点の角度１２０度とし、その上に光反射膜として
銀を厚さ０．１μｍ真空蒸着した。この太陽光発電素子
１−３とＰシート４−４の相対位置関係は図４（ｂ）に
示すように稜線の方向と太陽光発電素子の方向が一致す
るような配置とした。この太陽光発電素子１−３とＰシ
ート４−４のセットの上に充填材兼接着剤として厚さ
０．８ミリのＥＶＡ（図示省略）を使用して図２、図３
で示すように、カバーガラス（図示省略）を接着して集
光型太陽光発電装置ができあがる。カバーガラスの表面
には同じく四角錐構造がある。カバーガラスの溝はピッ
チ０．０５ミリで、頂点の開き角度１２０度の形状をキ
ャスト法で形成した。キャスト法に代えてロール成型で
大量生産してもよい。 【００２３】このように四角錐反射面とすることで、先
にのべたＶ溝の反射面と比較して全反射の割合が増加
し、光利用効率が改善され、結果として発電効率が向上
した。なお、Ｐシートの四角錐反射面とＶ溝の表面溝を
持つカバーガラスとの組み合わせでも、逆に、Ｖ溝の反
射面のＶシートと表面に四角錐４−２構造をもつカバー
ガラスとの組み合わせでも、本発明の効果は発揮でき
る。なお、図４（ａ）に示す四角錐は図では上面を凸面
としているが、上面を凹面としてもよい。また、図示を
省略したカバーガラスの四角錐の上面を凹面としてもよ
い。いずれの構造においても上記効果が認められた。 【００２４】なお、カバーガラスをＶ溝の反射面、ある
いは、四角錐構造の反射面とする場合のいずれにしろ、
本発明による集光型太陽光発電装置は、カバーガラスの
外面が従来装置のように平坦ではないので、表面に埃等
が集積しやすい。これを防止するためには、カバーガラ
スとは屈折率の異なる、例えば、フッ素系ポリマーを用
いたオプスターの商品名で知られる低屈折率材料あるい
は商品名EPO-TEK 395で知られるポリマを塗って平坦に
するのが良い。これらの材料は空気ほどに屈折率が小さ
いものではないが、カバーガラスの屈折率とは異なるの
で、図２（ａ）、図３（ａ）に示すような反射について
の効果を得ることはできる。 【００２５】また、本発明の装置表面に必要に応じて反
射防止膜等を形成しても本発明の効果は変わらない。 【００２６】 【発明の効果】カバーガラスの光入射面に角度を持たせ
ることにより、作製が容易で光取り込み率の高い集光型
太陽光発電装置を作製することが出来た。
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】太陽光発電素子と光反射面を持つ集光型
太陽光発電装置は、例えば特開昭６０−１２８６７８、
特開昭６０−１１６１８０あるいは特開平２０００−１
０１１２４にも提案されているように照射される光を効
率的に発電に使用するための工夫が多々なされている。
これらは、いずれも、太陽光発電素子の存在しない部分
に照射された光を反射させて太陽光発電素子にいかに効
率よく光を集めるかという観点でなされている提案であ
る。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、しか
しながら、太陽光発電素子の存在しない部分に照射され
た光を反射させて、再度太陽光発電素子に照射させる場
合に起こりうる反射光の損失について十分な配慮が為さ
れていなかった。すなわち、最初に反射面で反射された
光が平面状の装置受光面で全反射されて、再度、太陽光
発電素子に入射されるためには、装置受光面に平行な面
と上記光反射面の斜面がなす角を十分に大きくし、この
面で反射した光が装置受光面に入射する入射角を臨界角
以上にする必要がある。 【０００４】装置受光面を構成する媒体の屈折率は通常
用いられるガラスや透明プラスチックでは約１．５であ
るので、この臨界角は約４２°であるが、この条件の下
では、入射光が光反射面の溝の斜面で反射され、その
後、装置受光面で全反射されて太陽光発電素子に入射す
る光は限られたものとなってしまう。 【０００５】ここで、太陽光発電装置の光取り込み率お
よび集光倍率は以下の式で定義される。 光取込率＝（太陽光発電素子への入射光量）／（装置受光面への入射光量）・ ・（１） 集光倍率＝（装置受光面積）／（太陽光発電素子の受光面積）・・（２） 上記光取込率は、例えば同一の太陽電池や、ほぼ同一の
分光感度を持つ異なる太陽電池を上記装置受光面の設置
位置や上記太陽光発電素子の設置位置に配置し、光照射
時のこれらの太陽電池の短絡電流を上記式（１）の入射
光量として計算することにより測定することが出来る。
この場合に、太陽電池表面が空気に接している場合と空
気より屈折率の大きい媒体に接している場合には太陽電
池表面での光反射率が異なるために実質的な分光感度が
変化する。よって、上記測定においては上記分光感度の
変化を補正することが望ましい。また、上記式（２）の
太陽光発電素子の受光面積は、太陽光発電素子が平板状
である場合はその面積とし、太陽光発電素子が直方体や
棒状、球状などの場合はその受光面の装置受光面への投
影面積とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】複数の太陽光発電素子が
配列された面と、該配列された太陽光発電素子間に照射
される光を反射する断面が溝状の複数の光反射面とを備
えるとともに、前記太陽光発電素子が配列された面およ
び前記光反射面に入射されるべき光を受ける断面が溝状
の受光面を有する媒体を備え、前記光反射面の溝と前記
受光面の溝とが互いに交差している構成とする。その結
果、光反射面で反射された光は装置受光面でより大きい
入射角を持つことになり、装置受光面で全反射されやす
くなる。このため、入射光の入射角が変化しても、最終
的に太陽光発電素子に導かれる割合が増し発電量が増加
する。 【０００７】なお、本発明の提案する反射面および受光
面が溝構造を持つことによる効果は、Ｖ溝等の平坦斜面
からなる溝や曲面状や凹凸面状の斜面からなる溝に限ら
ず、反射面または受光面の少なくとも一方の面を四角錐
（ピラミッド）状とすることによっても得ることができ
る。 【０００８】 【発明の実施の形態】図１は本発明の太陽光発電装置の
基本的な構成の概要を説明する要素を俯瞰図の形で模式
的に示す図であり、（ａ）はその表面が受光面となるカ
バーガラスを、（ｂ）は太陽光発電素子とその素子の間
にある表面がＶ溝である光反射面を有するＶシートを、
それぞれ示す。 【０００９】図１（ａ）に示すように、カバーガラス１
−１はその表面が受光面となるものであり、表面に、図
のＸ方向に断面形状がＶ字状となる溝１−２が連続して
形成されている。図１（ｂ）に示すように、Ｖシート１
−４には太陽光発電素子１−３と断面形状がＶ字状とな
る溝１−５が連続して形成されている反射面とを交互に
配置したものとなっている。ここで、カバーガラス１−
１のＶ溝１−２は図のＹ方向に連続して形成され、 Ｖ
シート１−４のＶ溝１−５は図のＸ方向に連続して形成
されている。両方のＶ溝１−２とＶ溝１−５とは直交す
る位置関係となるようにされている。カバーガラス１−
１とＶシート１−４とは、例えば、エチレン酢酸ビニル
共重合体＝ＥＶＡなどの充填材を介して接合される。 【００１０】実施例１ 図２（ａ）に本発明の実施例を俯瞰図の形で模式的に示
す。この実施例では、太陽光発電素子１−３は片面受光
型のシリコン結晶太陽電池を使った。この素子を長さ１
００ミリ、幅２０ミリに切り出し、間隔１０ミリを空け
てＶシート１−４上に配列した。その間隔１０ミリのと
ころには、ピッチ０．２ミリ、Ｖ溝の開き角度１１０度
のＶ溝１−５を形成し、その上に光反射膜として０．１
μｍ厚の銀膜を通常の真空蒸着法により形成した。この
太陽光発電素子１−３とＶシート１−４のセットの上に
充填材兼接着剤として厚さ０．８ミリのＥＶＡ（図示省
略）を使用してカバーガラス１−１を接着して集光型太
陽光発電装置を構成した。カバーガラス１−１の表面に
はＶ溝１−２が形成されており、このＶ溝の連続する方
向はＶシート１−４のＶ溝の連続する方向とは直交する
向きに配置されている。カバーガラス１−１のＶ溝１−
２はピッチ０．０５ミリで、Ｖの開き角度８０度の形状
をキャスト法で形成した。これはロール成型で大量生産
してもよい。 【００１１】この装置に上方から光２−６が入射する
と、カバーガラス１−１のＶ溝１−２境界で屈折してカ
バーガラスおよび前記充填材兼接着剤としてのＥＶＡか
らなる媒体を通過しＶシート１−４にあたる。Ｖシート
１−４のＶ溝１−５の面で反射された光はさらにカバー
ガラス１−１に向かい、そのＶ溝１−２で全反射され太
陽光発電素子１−３に入射し、電力に変換される。もち
ろん、カバーガラス１−１に入射する光の内、直接太陽
光発電素子１−３に入射して電力に変化される光がある
のは当然であり、図では、これを省略した。 【００１２】図２（ｂ）は本実施例との対照として、従
来のＶ溝がないカバーガラス１−１の場合の光２−６の
反射の例を示す図である。従来例によれば、入射光２−
６はＶシート１−４で反射され、この光がカバーガラス
１−１の表面に向かうが、反射光２−６の入射角が大き
くなるとその表面では全反射条件を満たさなくなり、破
線で示すように、カバーガラス１−１を透過し外部に出
ていってしまい発電に寄与することができない。 【００１３】本実施例では、カバーガラス１−１にＶ溝
１−２を形成してカバーガラス表面への光の入射時に光
の進行方向を変える機能を有し、さらに下方のＶシート
からの光がカバーガラス表面のＶ溝に入射することによ
り、カバーガラス表面のＶ溝斜面への光の入射角を大き
くすることが出来る。よって、入射光の太陽光発電装置
表面への入射光の入射角が大きくなった場合にも、反射
光の受光面への入射角が大きいものとなり、全反射条件
を満たすことになり、先に説明したようにさらに下方に
光を反射し、太陽光発電素子に上記反射光を導くことが
できた。すなわち、太陽光発電装置への許容入射角を広
げることができ、太陽光発電装置への入射光を効果的に
利用することができた。 【００１４】上記説明においては媒体としてガラス及び
充填材を用いたが、これらは透明な材質であり、太陽光
発電装置外部の屈折率（通常は空気であり、屈折率はｎ
＝１）よりも大きな屈折率を有している必要がある。材
質としては、ガラス、アクリル、ポリカーボネートなど
のプラスチック類などの固体を用いる。また、上記媒質
の一部として、上記充填材を用いる場合がある。 【００１５】実施例２ 図３（ａ）は本発明の実施例２を断面図の形で模式的に
示す。この実施例では、太陽光発電素子１−３は両面受
光型シリコン結晶太陽電池を使った。この素子１−３を
長さ１００ミリ幅２０ミリに切り出し、間隔１０ミリを
空けて、約３ミリ厚となる充填材兼接着材のＥＶＡ３−
３を介して、Ｖシート１−４の上に配列した。Ｖシート
１−４はＶ溝のピッチ０．２ミリ、Ｖの開き角度１２０
度とし、その上に光反射膜として銀膜を厚さ０．１μｍ
真空蒸着した。太陽光発電素子１−３の周囲の充填材兼
カバーガラス１−１の接着用途として厚さ０．４ミリと
なるＥＶＡ３−３を使用して太陽光発電素子１−３の配
列面の上方にカバーガラス１−１を接着した。こうして
カバーガラス１−１、太陽光発電素子１−３およびＶシ
ート１−４の３層構造の集光型太陽光発電装置が構成さ
れた。 【００１６】本実施例でも、カバーガラス１−１の表面
にはＶ溝１−２があり、このＶ溝の連続方向はＶシート
１−４のＶ溝１−５の連続方向とは直交する向きに配置
されている。カバーガラスの１−１の表面のＶ溝１−２
はピッチ０．０５ミリで、Ｖの開き角度１２０度の形状
をキャスト法で形成した。 【００１７】この集光型太陽光発電装置に斜め上方から
光３−６が入射すると、カバーガラス１−１の表面のＶ
溝１−２の境界で屈折してＶシート１−４のＶ溝１−５
に当る。Ｖシート１−４のＶ溝１−５面で反射された光
はさらにカバーガラス１−１に向かい、そのＶ溝１−２
で全反射され太陽光発電素子１−３を照射し、電力に変
換される。あるいはＶシート面で反射された光は太陽光
発電素子１−３の裏面に達し電力に変換される。 【００１８】図３（ｂ）は本実施例２との対照として、
従来のＶ溝がないカバーガラス１−１の場合の光３−６
の反射の例を示す図である。従来例によれば、入射光３
−６はＶシート１−４で反射され、この光がカバーガラ
ス１−１の表面に向かうが、その表面では全反射条件を
満たさなくなり、破線で示すように、カバーガラス１−
１を透過し外部に出ていってしまい発電に寄与すること
ができない。 【００１９】本実施例２は実施例１で説明したと同様に
カバーガラス１−１にＶ溝１−２がある為に全反射条件
を満たすことになり、入射した光は最終的に太陽光発電
素子に導くことができた。 【００２０】これまでの説明では表面Ｖ溝と反射面Ｖ溝
が直交する例を示したが、実施例１、実施例２のいずれ
の場合も、これらの溝の交差する角度が直交位置から±
３０度以内の範囲でも上記効果は得られた。特に上記交
差角の直交位置から±１０度以内の場合において大きな
効果が得られた。さらに、上記説明では、装置受光面上
の溝が、Ｖ溝である場合について示したが、必ずしも一
対の対向する平坦な斜面からなるＶ溝である必要は無
く、斜面に緩やかな凹凸があったり、斜面が曲面からな
っていても、本発明の効果は十分に得られた。 【００２１】実施例３ 本実施例３は前記Ｖ溝の代わりに反射面が四角錐（ピラ
ミッド）構造を有している例である。この図からわかる
ように、上記四角錐は、互いに交差する２種類のＶ溝を
形成することにより形成することができる。図４（ａ）
は反射面を有する四角錐４−２を模式的に示す俯瞰図で
ある。（ｂ）は四角錐４−２構造の反射面を有するＰシ
ート４−４上に太陽光発電素子１−３が配列された状態
を模式的に示す平面図である。（ｃ）は（ｂ）に示すＰ
シート４−４上に太陽光発電素子１−３が配列された状
態をＡ―Ａ位置で断面として矢印方向に見た断面図であ
る。（ｄ）は同じくＢ―Ｂ位置で断面として矢印方向に
見た断面図である。（ｅ）は同じくＣ―Ｃ位置で断面と
して矢印方向に見た断面図である。 【００２２】片面受光太陽光発電素子１―３はシリコン
結晶太陽電池を使った。この素子を長さ１００ミリ幅２
０ミリに切り出し、間隔１０ミリを空けてＰシート４−
４上に配列した。その間隔１０ミリのところは、図４
（ａ）に示すように、四角錐４−２のピッチ０．２ミ
リ、頂点の角度１２０度とし、その上に光反射膜として
銀を厚さ０．１μｍ真空蒸着した。この太陽光発電素子
１−３とＰシート４−４の相対位置関係は図４（ｂ）に
示すように稜線の方向と太陽光発電素子の方向が一致す
るような配置とした。この太陽光発電素子１−３とＰシ
ート４−４のセットの上に充填材兼接着剤として厚さ
０．８ミリのＥＶＡ（図示省略）を使用して図２、図３
で示すように、カバーガラス（図示省略）を接着して集
光型太陽光発電装置ができあがる。カバーガラスの表面
には同じく四角錐構造がある。カバーガラスの溝はピッ
チ０．０５ミリで、頂点の開き角度１２０度の形状をキ
ャスト法で形成した。キャスト法に代えてロール成型で
大量生産してもよい。 【００２３】このように四角錐反射面とすることで、先
にのべたＶ溝の反射面と比較して全反射の割合が増加
し、光利用効率が改善され、結果として発電効率が向上
した。なお、Ｐシートの四角錐反射面とＶ溝の表面溝を
持つカバーガラスとの組み合わせでも、逆に、Ｖ溝の反
射面のＶシートと表面に四角錐４−２構造をもつカバー
ガラスとの組み合わせでも、本発明の効果は発揮でき
る。なお、図４（ａ）に示す四角錐は図では上面を凸面
としているが、上面を凹面としてもよい。また、図示を
省略したカバーガラスの四角錐の上面を凹面としてもよ
い。いずれの構造においても上記効果が認められた。 【００２４】なお、カバーガラスをＶ溝の反射面、ある
いは、四角錐構造の反射面とする場合のいずれにしろ、
本発明による集光型太陽光発電装置は、カバーガラスの
外面が従来装置のように平坦ではないので、表面に埃等
が集積しやすい。これを防止するためには、カバーガラ
スとは屈折率の異なる、例えば、フッ素系ポリマーを用
いたオプスターの商品名で知られる低屈折率材料あるい
は商品名EPO-TEK 395で知られるポリマを塗って平坦に
するのが良い。これらの材料は空気ほどに屈折率が小さ
いものではないが、カバーガラスの屈折率とは異なるの
で、図２（ａ）、図３（ａ）に示すような反射について
の効果を得ることはできる。 【００２５】また、本発明の装置表面に必要に応じて反
射防止膜等を形成しても本発明の効果は変わらない。 【００２６】 【発明の効果】カバーガラスの光入射面に角度を持たせ
ることにより、作製が容易で光取り込み率の高い集光型
太陽光発電装置を作製することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽光発電装置の基本的な要素の構成
の概要を俯瞰図の形で模式的に示す図であり、（ａ）は
その表面が受光面となるカバーガラスを、（ｂ）は太陽
光発電素子とその素子の間にある表面がＶ溝である光反
射面を有するＶシートを、それぞれ示す図。 【図２】（ａ）は本発明の実施例１を模式的に示す俯瞰
図、（ｂ）本実施例との対照として従来のＶ溝がないカ
バーガラスによる構造を模式的に示す俯瞰図。 【図３】（ａ）は本発明の実施例２を模式的に示す俯瞰
図、（ｂ）本実施例との対照として従来のＶ溝がないカ
バーガラスによる構造を模式的に示す俯瞰図。 【図４】（ａ）は実施例３の反射面を有する四角錐を模
式的に示す俯瞰図、（ｂ）は四角錐構造の反射面を有す
るＰシート上に太陽光発電素子が配列された状態を模式
的に示す示す平面図である。（ｃ）は（ｂ）に示すＰシ
ート上に太陽光発電素子が配列された状態をＡ―Ａ位置
で断面として矢印方向に見た断面図、（ｄ）は同じくＢ
―Ｂ位置で断面として矢印方向に見た断面図、（ｅ）は
同じくＣ―Ｃ位置で断面として矢印方向に見た断面図。 【符号の説明】 １−１：カバーガラス、１−２：Ｖ字状溝、１−３：太
陽光発電素子、１−４、：Ｖシート、１−５：Ｖ溝、２
−６，３−６：入射光、３−３，３−４：ＥＶＡ、４−
２：四角錐、４−４：Ｐシート。
の概要を俯瞰図の形で模式的に示す図であり、（ａ）は
その表面が受光面となるカバーガラスを、（ｂ）は太陽
光発電素子とその素子の間にある表面がＶ溝である光反
射面を有するＶシートを、それぞれ示す図。 【図２】（ａ）は本発明の実施例１を模式的に示す俯瞰
図、（ｂ）本実施例との対照として従来のＶ溝がないカ
バーガラスによる構造を模式的に示す俯瞰図。 【図３】（ａ）は本発明の実施例２を模式的に示す俯瞰
図、（ｂ）本実施例との対照として従来のＶ溝がないカ
バーガラスによる構造を模式的に示す俯瞰図。 【図４】（ａ）は実施例３の反射面を有する四角錐を模
式的に示す俯瞰図、（ｂ）は四角錐構造の反射面を有す
るＰシート上に太陽光発電素子が配列された状態を模式
的に示す示す平面図である。（ｃ）は（ｂ）に示すＰシ
ート上に太陽光発電素子が配列された状態をＡ―Ａ位置
で断面として矢印方向に見た断面図、（ｄ）は同じくＢ
―Ｂ位置で断面として矢印方向に見た断面図、（ｅ）は
同じくＣ―Ｃ位置で断面として矢印方向に見た断面図。 【符号の説明】 １−１：カバーガラス、１−２：Ｖ字状溝、１−３：太
陽光発電素子、１−４、：Ｖシート、１−５：Ｖ溝、２
−６，３−６：入射光、３−３，３−４：ＥＶＡ、４−
２：四角錐、４−４：Ｐシート。
フロントページの続き
(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
(56)参考文献 特開2000−101124（ＪＰ，Ａ)
特開2000−31515（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−284747（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−288476（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−134781（ＪＰ，Ａ)
実開 昭62−101247（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 31/04 - 31/078
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】複数の太陽光発電素子が配列された面と、
該配列された太陽光発電素子間に照射される光を反射す
る断面が溝状の複数の光反射面とを備えるとともに、前
記太陽光発電素子が配列された面および前記光反射面に
入射されるべき光を受ける断面が溝状の受光面を有する
媒体を備え、前記光反射面の溝と前記受光面の溝とが互
いに交差する関係になされていることを特徴とする集光
型太陽光発電装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000205558A JP3404365B2 (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | 集光型太陽光発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000205558A JP3404365B2 (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | 集光型太陽光発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026364A JP2002026364A (ja) | 2002-01-25 |
| JP3404365B2 true JP3404365B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=18702621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3404365B2 (ja) |
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