JP3433224B2 - 平板集光太陽電池モジュール - Google Patents
平板集光太陽電池モジュールInfo
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
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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、太陽電池モジュー
ルに関し、特に平板集光型の太陽電池モジュールに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】一般に、平板集光型の太陽電池モジュー
ルでは、太陽光発電素子を密に並べて単位面積あたりの
発電量を増加させることが行われるが、このような構造
にしても太陽光発電素子の相互間には無駄な隙間を生じ
ることになる。そこで太陽光発電素子の相互間の隙間を
大きめにとり、この隙間への入射光を積極的に利用する
ことにより、より少ない太陽電池素子で所要の発電量を
得ることが提案されている（特願平１０−２６４２８２
号）。しかしながら、このような発想による従来の手段
を用いても、モジュールの設置方法と日射条件によって
は必ずしも十分な成果が得られていない。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、太陽
光発電素子の相互間の隙間における裏面部分の形状に工
夫を加え、設置場所および気象条件にかなう新たな光閉
じ込め構造を開発して、効率の大幅な向上を図った、平
板集光太陽電池モジュールを提供することを課題とす
る。 【０００４】 【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の平板集光太陽電池モジュールは、透明板の
下側に沿い列をなして配置された多数の太陽光発電素子
を備えていることを特徴としている。 【０００５】また、本発明の平板集光太陽電池モジュー
ルにおいて、上記太陽光発電素子の相互間の隙間を充填
する透明樹脂材の裏面部分が、上記透明板に垂直な垂直
面と左上がり若しくは右上がりの傾斜面とによって構成
された溝よりなる光反射面を形成していることを特徴と
している。 【０００６】さらに、本発明の平板集光太陽電池モジュ
ールにおいて、上記太陽光発電素子の相互間の隙間を充
填する透明樹脂材の裏面部分が、上記透明板に垂直な垂
直面と左上がり若しくは右上がりの傾斜面とによって構
成されているとともに、幅がそれぞれ１ｍｍ未満の１個
以上の溝よりなる光反射面を形成していることを特徴と
している。 【０００７】上述の本発明の平板集光太陽電池モジュー
ルでは、従来の平板モジュールとほぼ同じ形状および寸
法で、太陽光発電素子間の隙間を大きめにとることによ
り、コスト高である太陽光発電素子の占有面積を削減す
ることができ、結果的に太陽電池モジュールの低コスト
化に寄与できる。すなわち、上記隙間を充填する透明樹
脂材には、太陽光を効率よく反射して上記透明板へ向か
わせる凹凸形状の裏面部分が設けられ、このようにして
上記透明板へ入射した太陽光は同透明板内で全反射して
上記太陽光発電素子へ向かうようになり、このような光
閉じ込め構造によって効率よく太陽光発電が行われる。 【０００８】太陽光発電素子の相互間の隙間における透
明樹脂材の裏面反射部分には、例えば溝型または凹凸型
を形成した薄い反射シートを貼り付けるだけで、この平
板集光太陽電池モジュールを簡単に製造することができ
るようになる。 【０００９】また、上記隙間の裏面部分の凹凸形状が、
垂直の線分と左上がり若しくは右上がりの傾斜線分によ
って構成される１個以上の溝として形成されていると、
この溝の方向を、設置場所や気象条件にかなう方向に設
置することにより、この溝で太陽光が効率よく反射して
上記透明板へ至り、同透明板で全反射して上記太陽光発
電素子へ向かうので、発電効率が大幅に向上する。 【００１０】さらに、上記隙間の裏面部分で形成された
対称および非対称の溝の１個あたりの幅が１ｍｍ未満に
形成されていると、上記隙間の裏面部分における反射面
の形成が適切に行われるようになる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての平板集光太陽電池モジュールについて説明
すると、図１はその概念図、図２はその太陽光発電素子
間の隙間裏面部分の幾何学構造を示す説明図、図３はそ
の屋外設置イメージを示した説明図、図４は本発明の平
板集光太陽電池モジュールの年間気象データを用いてシ
ミュレーションした光学的集光比のグラフ、図５は本発
明の平板集光太陽電池モジュールの試作モデルのイメー
ジ図、図６は試作モデルに対する光学的集光比の光入射
角度依存性の実験値を示すグラフであり、図７は本発明
の平板集光太陽電池モジュールの試作イメージ図であ
る。 【００１２】図１に示すように、本実施形態の平板集光
太陽電池モジュールは、光閉じ込め型集光モジュールと
しての形態を有しており、列設された多数の太陽光発電
素子１をＥＶＡなどで表面および裏面からラミネーティ
ングして構成される。そして表面（受光面）側には、厚
さ数ミリ程度のアクリル樹脂あるいはポリカーボネート
の透明板（透明樹脂層）２が載せてあり、裏面側の太陽
光発電素子１，１の相互間に、ある程度の隙間を設け、
この隙間部分における透明樹脂材３の裏面に、一定の幾
何学構造を有した凹凸形状４が設けられて、メッキ若し
くは真空蒸着による鏡面反射加工が施され、これにより
光を反射させるようになっている。 【００１３】そして、凹凸構造４は、垂直の線分によっ
て示された垂直面と左上がり若しくは右上がりの傾斜線
分によって示された傾斜面とにより構成された１個以上
の溝として形成されている。また、樹脂材３の裏面部分
の反射面で、１個以上の対称および非対称の溝が構成さ
れ、同溝の１個あたりの幅は１ｍｍ未満であることが望
ましい。 【００１４】このようにして、従来の太陽電池モジュー
ルよりも意図的に太陽電池素子１，１の間に広い隙間を
設けることができ、結果的に太陽電池素子の使用量を減
らすことができる。 【００１５】本実施形態では、図２に示すように、種々
の凹凸形状の裏面反射幾何学構造をもつ光閉じ込め型太
陽電池モジュールの提供が可能になる。本実施形態の集
光モジュールは、１個の太陽光発電素子１と１個の素子
間隙間幅を１ユニットの集光系として考えているため、
「幾何学的集光比＝（太陽光発電素子幅＋素子間隙間
幅）／太陽光発電素子幅」として定義できる。 【００１６】また、実質的な集光倍率である光学的集光
比を定義し、これをもとに平板集光モジュールの性能評
価が行われる。光学的集光比とは、幾何学的集光比に集
光部（ここでは太陽電池セルに相当する。）への光エネ
ルギー到達効率を乗じたものを、従来の平板型（集光構
造の無いもの）のそれで割ったものとして定義され、光
入射角度と共に変化する値となる。 【００１７】次に、本実施形態の光閉じ込め型モジュー
ルの設置方向について説明すると、図３に示すように、
溝の断面が東西（ＥＷ）方向に向くように設置される。
さらに、同モジュールの法線方向が春秋分時の太陽南中
時の方向になるように設置される。これは、日中の太陽
の動きは南中時が中心となり、年間の太陽の動きは春秋
分時が中心となるからである。 【００１８】以下に実施例について説明する。 【実施例１】比較のため、図２に示した種々の裏面反射
面形状の２次元幾何学モデル、すなわち、対称断面Ｖ溝
型モデル（Ｖ型）、北側に傾斜を持たせたＮ溝型モデル
（Ｎ型）、南側に傾斜を持たせたＮ′型モデル（Ｎ′
型）、またこれらＶ型，Ｎ型，Ｎ′型を複合させたＷ溝
型モデル（Ｗ型）、そしてＭ溝型モデル（Ｍ型）の５種
類の各モデルについて、東京の日射データを用いて光学
特性のシミュレーションを行った。ここで、モジュール
の構成については、受光部表面カバーに透明板（例えば
屈折率１.４８のアクリル樹脂）を採用し、板の厚さは
実際に使用されているガラス板の厚さに合わせて３ｍｍ
とした。そして、透明板樹脂と太陽電池セルとの接着、
また、裏面部分と太陽電池セルとの接着にはシリコーン
レジン（屈折率１.４４）を用いた。なお、シリコーン
レジンはそれぞれ０.５ｍｍの厚さをもって接着されて
いると仮定した。モジュール表面から裏面までの寸法を
モジュール厚さと定義すると、モジュール厚さは４ｍｍ
である。さらに、裏面傾斜角度は３０°、セル幅１４.
５ｍｍ、セル隙間幅８ｍｍを仮定した。この寸法は対称
断面Ｖ溝型モデルに対して最もコスト低減が期待できる
設計値である。図４に、計算して得られた種々の裏面形
状における年間気象データを用いて得られた年間光学的
集光比を示す。カッコ内の数字は、それぞれの裏面形状
において年間光学的集光比が最大となった裏面傾斜角で
ある。２次元幾何学モデルに対しては、溝の個数を変え
て計算したが、各溝形状内においては溝の個数の違いに
よる光学特性への影響はほとんど無いことがわかった。
各モデルにおいて計算した比較では、Ｖ型、Ｍ型、Ｗ型
についてはほとんど光学特性の違いが見られなかった。
しかし、Ｎ型、Ｎ′型については前３者に比べて高い値
になった。特にＮ型については１.３６から１.３７とい
うかなり高い年間光学的集光比が得られた。これは、光
閉じ込め型モジュールを緯度に等しい傾斜角に設置した
としても、計算に使用した東京の日射データが、夏と冬
とで対称な分布となっておらず、Ｎ型の場合、夏場より
冬場の直達光を効率よく光閉じ込めできる点で、他のモ
デルと比較して優れていたと思われる。このことは、図
６に示した、光学的集光比の光入射角度依存性に関わる
南方向（ａ）および北方向（ｂ）のデータを見ればおお
よそ理解できる。なお、Ｎ型モデルについては、図１の
破線で示したように、鏡面反射面上で１回だけ反射して
透明板で全反射した後、太陽光発電素子に到達する光線
と、同図の鎖線で示したように、溝の傾斜面に反射した
後、溝の垂直面に反射して透明板でさらに全反射してか
ら太陽光発電素子に到着する光線とがある。鏡面反射面
を構成する場合、銀（反射率９４〜９６％）かアルミニ
ウム（反射率９０％以下）が考えられるが、銀を用いれ
ば裏面溝で２回反射する場合でも反射ロスはほどんど問
題にはならない。 【００１９】 【実施例２】図５に示すように、太陽電池セルを３ｍｍ
厚の透明板としてのアクリル平板の裏面にシリコーン樹
脂で接着し、この太陽電池セルを両側から挟む形で同図
に示した三角柱形状（のこぎり刃形状）の１つの溝から
なる反射器を取り付けた構造とした。この反射器は、予
め裏面傾斜角３０°で製作され、傾斜面に反射率の高い
アルミフォイルを貼り付けた三角柱をシリコーン樹脂で
取り付けた。また、試作された光閉じ込め型モデルの光
学的集光比を評価するために、三角柱形状（のこぎり刃
形状）の反射器を取り付けないことを除いて上記製作条
件と同一のモジュールも作成した。これらの試作モデル
に対して、ソーラシミュレータ下で光入射角度を変えて
ゆきながらＩ−Ｖ特性の測定を行った。短絡電流は入射
フォトンに比例するため、実験値としての光学的集光比
は、光閉じ込め型の短絡電流を平板型モデルの短絡電流
で割ったものとして得た。図６は、光閉じ込め型の平板
型に対する光学的集光比の光入射角度依存性について、
南方向，北方向および東西方向別に予め計算値として示
したものである。実験値も概ね計算値と一致したものと
なった。 【００２０】 【実施例３】図７に示すように、３枚の２２ｍｍ×１０
０ｍｍの太陽光発電素子を１１ｍｍ間隔を持たせて配置
し、０.５ｍｍの厚さのＥＶＡで裏表からラミネーティ
ングし、さらにフッ素系樹脂で覆った１２０ｍｍ角の平
板モジュールとして、その表面に透明板をシリコーン樹
脂で接着し、裏面にはアクリル樹脂フィルム上にグレー
ディング加工した溝幅５０μｍの幅をもつ溝付きフィル
ムをシリコーン樹脂で貼り付けた。この樹脂フィルム
は、実際の平板モジュールの裏面保護膜として用いられ
ているテドラフィルムと同じ１５０μｍである。ソーラ
シミュレータ下で光入射角度を変えてゆきながらＩ−Ｖ
特性の測定を行った。計算結果と測定結果は概ね一致し
た。 【００２１】このようにして、上述の本実施形態による
光閉じ込め型の平板集光太陽電池モジュールは、従来の
平板モジュールと比べて形状および寸法の点でほとんど
変わることなく、太陽光発電素子間の隙間を大きめにと
ることで、コスト高である太陽光発電素子の占有面積を
削減でき、これにより太陽電池モジュールの低コスト化
に寄与できる。 【００２２】そして、太陽光発電素子間の隙間部分の裏
面反射部分には、幅が１ｍｍ未満の溝を複数形成した薄
い反射シートを作成することによって、従来の平板モジ
ュールの隙間部分に反射シートを貼り付けるだけで簡単
に製造できるようになる利点も得られる。 【００２３】上記隙間の裏面部分の凹凸形状が、垂直の
垂直面と左上がり若しくは右上がりの傾斜面によって構
成される１個以上の溝として形成されていると、この溝
の方向を、設置場所や気象条件にかなう方向に設置する
ことにより、この溝で太陽光が効率よく反射して上記透
明板へ至り、同透明板で全反射して上記太陽光発電素子
へ向かうので、発電効率が大幅に向上する。 【００２４】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明の平板集光
太陽電池モジュールによれば次のような効果が得られ
る。 （１）従来の平板モジュールとほとんど同じ形状および
寸法で、太陽光発電素子間の隙間を大きめにとること
で、コスト高である太陽光発電素子の占有面積を削減す
ることができ、結果的に太陽電池モジュールの低コスト
化に寄与できる。すなわち、上記隙間を充填する透明樹
脂材には、太陽光を効率よく反射して上記透明板へ向か
わせる凹凸形状の裏面部分が設けられ、このようにして
上記透明板へ入射した太陽光は、同透明板内で全反射し
て上記太陽光発電素子へ向かうようになり、このような
光閉じ込め構造によって効率よく太陽光発電が行われ
る。太陽光発電素子の相互間の隙間における透明樹脂材
の裏面反射部分には、溝型または凹凸型を形成した薄い
反射シートを貼り付けるだけで、この平板集光太陽電池
モジュールが簡単に製造できるようになる。 （２）上記隙間の裏面部分の凹凸形状が、垂直面と左上
がり若しくは右上がりの傾斜面とによって構成される１
個以上の溝として形成されていると、この溝の方向を、
設置場所や気象条件にかなう方向に設置することによ
り、この溝で太陽光が効率よく反射して上記透明板へ至
り、同透明板で全反射して上記太陽光発電素子へ向かう
ので、発電効率が大幅に向上する。 （３）上記隙間の裏面部分で形成された対称および非対
称の溝の１個あたりの幅が１ｍｍ未満に形成されている
と、上記隙間の裏面部分における反射面の形成が適切に
行われるようになる。
ルに関し、特に平板集光型の太陽電池モジュールに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】一般に、平板集光型の太陽電池モジュー
ルでは、太陽光発電素子を密に並べて単位面積あたりの
発電量を増加させることが行われるが、このような構造
にしても太陽光発電素子の相互間には無駄な隙間を生じ
ることになる。そこで太陽光発電素子の相互間の隙間を
大きめにとり、この隙間への入射光を積極的に利用する
ことにより、より少ない太陽電池素子で所要の発電量を
得ることが提案されている（特願平１０−２６４２８２
号）。しかしながら、このような発想による従来の手段
を用いても、モジュールの設置方法と日射条件によって
は必ずしも十分な成果が得られていない。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、太陽
光発電素子の相互間の隙間における裏面部分の形状に工
夫を加え、設置場所および気象条件にかなう新たな光閉
じ込め構造を開発して、効率の大幅な向上を図った、平
板集光太陽電池モジュールを提供することを課題とす
る。 【０００４】 【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の平板集光太陽電池モジュールは、透明板の
下側に沿い列をなして配置された多数の太陽光発電素子
を備えていることを特徴としている。 【０００５】また、本発明の平板集光太陽電池モジュー
ルにおいて、上記太陽光発電素子の相互間の隙間を充填
する透明樹脂材の裏面部分が、上記透明板に垂直な垂直
面と左上がり若しくは右上がりの傾斜面とによって構成
された溝よりなる光反射面を形成していることを特徴と
している。 【０００６】さらに、本発明の平板集光太陽電池モジュ
ールにおいて、上記太陽光発電素子の相互間の隙間を充
填する透明樹脂材の裏面部分が、上記透明板に垂直な垂
直面と左上がり若しくは右上がりの傾斜面とによって構
成されているとともに、幅がそれぞれ１ｍｍ未満の１個
以上の溝よりなる光反射面を形成していることを特徴と
している。 【０００７】上述の本発明の平板集光太陽電池モジュー
ルでは、従来の平板モジュールとほぼ同じ形状および寸
法で、太陽光発電素子間の隙間を大きめにとることによ
り、コスト高である太陽光発電素子の占有面積を削減す
ることができ、結果的に太陽電池モジュールの低コスト
化に寄与できる。すなわち、上記隙間を充填する透明樹
脂材には、太陽光を効率よく反射して上記透明板へ向か
わせる凹凸形状の裏面部分が設けられ、このようにして
上記透明板へ入射した太陽光は同透明板内で全反射して
上記太陽光発電素子へ向かうようになり、このような光
閉じ込め構造によって効率よく太陽光発電が行われる。 【０００８】太陽光発電素子の相互間の隙間における透
明樹脂材の裏面反射部分には、例えば溝型または凹凸型
を形成した薄い反射シートを貼り付けるだけで、この平
板集光太陽電池モジュールを簡単に製造することができ
るようになる。 【０００９】また、上記隙間の裏面部分の凹凸形状が、
垂直の線分と左上がり若しくは右上がりの傾斜線分によ
って構成される１個以上の溝として形成されていると、
この溝の方向を、設置場所や気象条件にかなう方向に設
置することにより、この溝で太陽光が効率よく反射して
上記透明板へ至り、同透明板で全反射して上記太陽光発
電素子へ向かうので、発電効率が大幅に向上する。 【００１０】さらに、上記隙間の裏面部分で形成された
対称および非対称の溝の１個あたりの幅が１ｍｍ未満に
形成されていると、上記隙間の裏面部分における反射面
の形成が適切に行われるようになる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての平板集光太陽電池モジュールについて説明
すると、図１はその概念図、図２はその太陽光発電素子
間の隙間裏面部分の幾何学構造を示す説明図、図３はそ
の屋外設置イメージを示した説明図、図４は本発明の平
板集光太陽電池モジュールの年間気象データを用いてシ
ミュレーションした光学的集光比のグラフ、図５は本発
明の平板集光太陽電池モジュールの試作モデルのイメー
ジ図、図６は試作モデルに対する光学的集光比の光入射
角度依存性の実験値を示すグラフであり、図７は本発明
の平板集光太陽電池モジュールの試作イメージ図であ
る。 【００１２】図１に示すように、本実施形態の平板集光
太陽電池モジュールは、光閉じ込め型集光モジュールと
しての形態を有しており、列設された多数の太陽光発電
素子１をＥＶＡなどで表面および裏面からラミネーティ
ングして構成される。そして表面（受光面）側には、厚
さ数ミリ程度のアクリル樹脂あるいはポリカーボネート
の透明板（透明樹脂層）２が載せてあり、裏面側の太陽
光発電素子１，１の相互間に、ある程度の隙間を設け、
この隙間部分における透明樹脂材３の裏面に、一定の幾
何学構造を有した凹凸形状４が設けられて、メッキ若し
くは真空蒸着による鏡面反射加工が施され、これにより
光を反射させるようになっている。 【００１３】そして、凹凸構造４は、垂直の線分によっ
て示された垂直面と左上がり若しくは右上がりの傾斜線
分によって示された傾斜面とにより構成された１個以上
の溝として形成されている。また、樹脂材３の裏面部分
の反射面で、１個以上の対称および非対称の溝が構成さ
れ、同溝の１個あたりの幅は１ｍｍ未満であることが望
ましい。 【００１４】このようにして、従来の太陽電池モジュー
ルよりも意図的に太陽電池素子１，１の間に広い隙間を
設けることができ、結果的に太陽電池素子の使用量を減
らすことができる。 【００１５】本実施形態では、図２に示すように、種々
の凹凸形状の裏面反射幾何学構造をもつ光閉じ込め型太
陽電池モジュールの提供が可能になる。本実施形態の集
光モジュールは、１個の太陽光発電素子１と１個の素子
間隙間幅を１ユニットの集光系として考えているため、
「幾何学的集光比＝（太陽光発電素子幅＋素子間隙間
幅）／太陽光発電素子幅」として定義できる。 【００１６】また、実質的な集光倍率である光学的集光
比を定義し、これをもとに平板集光モジュールの性能評
価が行われる。光学的集光比とは、幾何学的集光比に集
光部（ここでは太陽電池セルに相当する。）への光エネ
ルギー到達効率を乗じたものを、従来の平板型（集光構
造の無いもの）のそれで割ったものとして定義され、光
入射角度と共に変化する値となる。 【００１７】次に、本実施形態の光閉じ込め型モジュー
ルの設置方向について説明すると、図３に示すように、
溝の断面が東西（ＥＷ）方向に向くように設置される。
さらに、同モジュールの法線方向が春秋分時の太陽南中
時の方向になるように設置される。これは、日中の太陽
の動きは南中時が中心となり、年間の太陽の動きは春秋
分時が中心となるからである。 【００１８】以下に実施例について説明する。 【実施例１】比較のため、図２に示した種々の裏面反射
面形状の２次元幾何学モデル、すなわち、対称断面Ｖ溝
型モデル（Ｖ型）、北側に傾斜を持たせたＮ溝型モデル
（Ｎ型）、南側に傾斜を持たせたＮ′型モデル（Ｎ′
型）、またこれらＶ型，Ｎ型，Ｎ′型を複合させたＷ溝
型モデル（Ｗ型）、そしてＭ溝型モデル（Ｍ型）の５種
類の各モデルについて、東京の日射データを用いて光学
特性のシミュレーションを行った。ここで、モジュール
の構成については、受光部表面カバーに透明板（例えば
屈折率１.４８のアクリル樹脂）を採用し、板の厚さは
実際に使用されているガラス板の厚さに合わせて３ｍｍ
とした。そして、透明板樹脂と太陽電池セルとの接着、
また、裏面部分と太陽電池セルとの接着にはシリコーン
レジン（屈折率１.４４）を用いた。なお、シリコーン
レジンはそれぞれ０.５ｍｍの厚さをもって接着されて
いると仮定した。モジュール表面から裏面までの寸法を
モジュール厚さと定義すると、モジュール厚さは４ｍｍ
である。さらに、裏面傾斜角度は３０°、セル幅１４.
５ｍｍ、セル隙間幅８ｍｍを仮定した。この寸法は対称
断面Ｖ溝型モデルに対して最もコスト低減が期待できる
設計値である。図４に、計算して得られた種々の裏面形
状における年間気象データを用いて得られた年間光学的
集光比を示す。カッコ内の数字は、それぞれの裏面形状
において年間光学的集光比が最大となった裏面傾斜角で
ある。２次元幾何学モデルに対しては、溝の個数を変え
て計算したが、各溝形状内においては溝の個数の違いに
よる光学特性への影響はほとんど無いことがわかった。
各モデルにおいて計算した比較では、Ｖ型、Ｍ型、Ｗ型
についてはほとんど光学特性の違いが見られなかった。
しかし、Ｎ型、Ｎ′型については前３者に比べて高い値
になった。特にＮ型については１.３６から１.３７とい
うかなり高い年間光学的集光比が得られた。これは、光
閉じ込め型モジュールを緯度に等しい傾斜角に設置した
としても、計算に使用した東京の日射データが、夏と冬
とで対称な分布となっておらず、Ｎ型の場合、夏場より
冬場の直達光を効率よく光閉じ込めできる点で、他のモ
デルと比較して優れていたと思われる。このことは、図
６に示した、光学的集光比の光入射角度依存性に関わる
南方向（ａ）および北方向（ｂ）のデータを見ればおお
よそ理解できる。なお、Ｎ型モデルについては、図１の
破線で示したように、鏡面反射面上で１回だけ反射して
透明板で全反射した後、太陽光発電素子に到達する光線
と、同図の鎖線で示したように、溝の傾斜面に反射した
後、溝の垂直面に反射して透明板でさらに全反射してか
ら太陽光発電素子に到着する光線とがある。鏡面反射面
を構成する場合、銀（反射率９４〜９６％）かアルミニ
ウム（反射率９０％以下）が考えられるが、銀を用いれ
ば裏面溝で２回反射する場合でも反射ロスはほどんど問
題にはならない。 【００１９】 【実施例２】図５に示すように、太陽電池セルを３ｍｍ
厚の透明板としてのアクリル平板の裏面にシリコーン樹
脂で接着し、この太陽電池セルを両側から挟む形で同図
に示した三角柱形状（のこぎり刃形状）の１つの溝から
なる反射器を取り付けた構造とした。この反射器は、予
め裏面傾斜角３０°で製作され、傾斜面に反射率の高い
アルミフォイルを貼り付けた三角柱をシリコーン樹脂で
取り付けた。また、試作された光閉じ込め型モデルの光
学的集光比を評価するために、三角柱形状（のこぎり刃
形状）の反射器を取り付けないことを除いて上記製作条
件と同一のモジュールも作成した。これらの試作モデル
に対して、ソーラシミュレータ下で光入射角度を変えて
ゆきながらＩ−Ｖ特性の測定を行った。短絡電流は入射
フォトンに比例するため、実験値としての光学的集光比
は、光閉じ込め型の短絡電流を平板型モデルの短絡電流
で割ったものとして得た。図６は、光閉じ込め型の平板
型に対する光学的集光比の光入射角度依存性について、
南方向，北方向および東西方向別に予め計算値として示
したものである。実験値も概ね計算値と一致したものと
なった。 【００２０】 【実施例３】図７に示すように、３枚の２２ｍｍ×１０
０ｍｍの太陽光発電素子を１１ｍｍ間隔を持たせて配置
し、０.５ｍｍの厚さのＥＶＡで裏表からラミネーティ
ングし、さらにフッ素系樹脂で覆った１２０ｍｍ角の平
板モジュールとして、その表面に透明板をシリコーン樹
脂で接着し、裏面にはアクリル樹脂フィルム上にグレー
ディング加工した溝幅５０μｍの幅をもつ溝付きフィル
ムをシリコーン樹脂で貼り付けた。この樹脂フィルム
は、実際の平板モジュールの裏面保護膜として用いられ
ているテドラフィルムと同じ１５０μｍである。ソーラ
シミュレータ下で光入射角度を変えてゆきながらＩ−Ｖ
特性の測定を行った。計算結果と測定結果は概ね一致し
た。 【００２１】このようにして、上述の本実施形態による
光閉じ込め型の平板集光太陽電池モジュールは、従来の
平板モジュールと比べて形状および寸法の点でほとんど
変わることなく、太陽光発電素子間の隙間を大きめにと
ることで、コスト高である太陽光発電素子の占有面積を
削減でき、これにより太陽電池モジュールの低コスト化
に寄与できる。 【００２２】そして、太陽光発電素子間の隙間部分の裏
面反射部分には、幅が１ｍｍ未満の溝を複数形成した薄
い反射シートを作成することによって、従来の平板モジ
ュールの隙間部分に反射シートを貼り付けるだけで簡単
に製造できるようになる利点も得られる。 【００２３】上記隙間の裏面部分の凹凸形状が、垂直の
垂直面と左上がり若しくは右上がりの傾斜面によって構
成される１個以上の溝として形成されていると、この溝
の方向を、設置場所や気象条件にかなう方向に設置する
ことにより、この溝で太陽光が効率よく反射して上記透
明板へ至り、同透明板で全反射して上記太陽光発電素子
へ向かうので、発電効率が大幅に向上する。 【００２４】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明の平板集光
太陽電池モジュールによれば次のような効果が得られ
る。 （１）従来の平板モジュールとほとんど同じ形状および
寸法で、太陽光発電素子間の隙間を大きめにとること
で、コスト高である太陽光発電素子の占有面積を削減す
ることができ、結果的に太陽電池モジュールの低コスト
化に寄与できる。すなわち、上記隙間を充填する透明樹
脂材には、太陽光を効率よく反射して上記透明板へ向か
わせる凹凸形状の裏面部分が設けられ、このようにして
上記透明板へ入射した太陽光は、同透明板内で全反射し
て上記太陽光発電素子へ向かうようになり、このような
光閉じ込め構造によって効率よく太陽光発電が行われ
る。太陽光発電素子の相互間の隙間における透明樹脂材
の裏面反射部分には、溝型または凹凸型を形成した薄い
反射シートを貼り付けるだけで、この平板集光太陽電池
モジュールが簡単に製造できるようになる。 （２）上記隙間の裏面部分の凹凸形状が、垂直面と左上
がり若しくは右上がりの傾斜面とによって構成される１
個以上の溝として形成されていると、この溝の方向を、
設置場所や気象条件にかなう方向に設置することによ
り、この溝で太陽光が効率よく反射して上記透明板へ至
り、同透明板で全反射して上記太陽光発電素子へ向かう
ので、発電効率が大幅に向上する。 （３）上記隙間の裏面部分で形成された対称および非対
称の溝の１個あたりの幅が１ｍｍ未満に形成されている
と、上記隙間の裏面部分における反射面の形成が適切に
行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての平板集光太陽電池
モジュールの概念図である。 【図２】図１のモジュールにおける太陽光発電素子間の
隙間裏面部分の幾何学構造を示す説明図である。 【図３】図１のモジュールの屋外設置イメージを示した
説明図である。 【図４】本発明の平板集光太陽電池モジュールの年間気
象データを用いてシミュレーションした光学的集光比の
グラフである。 【図５】本発明の平板集光太陽電池モジュールの試作モ
デルのイメージ図である。 【図６】本発明のモジュールの試作モデルに対する光学
的集光比の光入射角度依存性の実験値を示すグラフであ
る。 【図７】本発明の平板集光太陽電池モジュールの試作イ
メージ図である。 【符号の説明】 １ 太陽光発電素子 ２ 透明板（透明樹脂層） ３ 透明樹脂材 ４ 凹凸形状
モジュールの概念図である。 【図２】図１のモジュールにおける太陽光発電素子間の
隙間裏面部分の幾何学構造を示す説明図である。 【図３】図１のモジュールの屋外設置イメージを示した
説明図である。 【図４】本発明の平板集光太陽電池モジュールの年間気
象データを用いてシミュレーションした光学的集光比の
グラフである。 【図５】本発明の平板集光太陽電池モジュールの試作モ
デルのイメージ図である。 【図６】本発明のモジュールの試作モデルに対する光学
的集光比の光入射角度依存性の実験値を示すグラフであ
る。 【図７】本発明の平板集光太陽電池モジュールの試作イ
メージ図である。 【符号の説明】 １ 太陽光発電素子 ２ 透明板（透明樹脂層） ３ 透明樹脂材 ４ 凹凸形状
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(56)参考文献 特開2000−101124（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−284747（ＪＰ，Ａ)
特開2000−68544（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−340493（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−243225（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−190884（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】 平板集光太陽電池モジュールにおいて、
透明板の下側に沿い列をなして配置された多数の太陽光
発電素子を備え、同太陽光発電素子の相互間の隙間を充
填する透明樹脂材の裏面部分が上記透明板に垂直な垂直
面と左上がり若しくは右上がりの傾斜面とによって構成
され幅がそれぞれ１ｍｍ未満の１個以上の溝よりなる光
反射面を形成していることを特徴とする、平板集光太陽
電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000221340A JP3433224B2 (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 平板集光太陽電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000221340A JP3433224B2 (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 平板集光太陽電池モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043600A JP2002043600A (ja) | 2002-02-08 |
| JP3433224B2 true JP3433224B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=18715769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000221340A Expired - Lifetime JP3433224B2 (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 平板集光太陽電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3433224B2 (ja) |
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| JP2011159683A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Toppan Printing Co Ltd | 太陽電池モジュール |
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| AT516194B1 (de) * | 2014-08-20 | 2017-11-15 | Joanneum Res Forschungsgmbh | Photovoltaikmodul mit integrierter lichtlenkender Struktur basierend auf interner Totalreflexion |
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-
2000
- 2000-07-21 JP JP2000221340A patent/JP3433224B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002043600A (ja) | 2002-02-08 |
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