JP4505914B2

JP4505914B2 - Concentrator and concentrating solar cell module

Info

Publication number: JP4505914B2
Application number: JP2000000384A
Authority: JP
Inventors: 隆史関口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-01-05
Also published as: JP2001189487A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は集光器及びこのような集光器を備えた集光型太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より，太陽電池を用いた発電システムの低コスト化の手段として，プリズムを用いて太陽光を集光し、高価な太陽電池の使用面積を小さくする技術が知られている。
【０００３】
従来の集光型太陽電池モジュールとしては、図１２に示されるような、フレネルレンズ１２０を用い、その尖端下部に太陽電池１が装着された集光型太陽電池モジュールがある。この集光型太陽電池モジュールの特徴は集光倍率を１０倍以上としたことである。また、特開平６−３７３４４号公報に記載される、図１３に示されるような、球面状集光レンズ１３０を用い、その平面切断部に太陽電池１を装着した集光型太陽電池モジュールも試作されている。この集光型太陽電池モジュールでは、レンズによる屈折を利用し集光を行う。更に、特開平６−２７５８９号公報に記載される、図１４に示されるような、直角三角形状のプリズム１４０を用い、プリズムの一方の斜辺に反射膜１５０を形成し、プリズムの一方の斜辺に太陽電池１を装着した集光型太陽電池モジュールも試作されている。この集光型太陽電池モジュールでは、プリズム内の反射膜により、反射と全反射とを利用して集光を行う。
【０００４】
しかし、図１２に示されるような集光型太陽電池モジュールでは集光器の光入射面が太陽の方向から５°も傾くとほとんど光３を取り込むことができない。すなわち集光領域が非常に狭いために集光の効果を効率よく発現するためには、集光器の光入射面を常に太陽の方向に向ける必要があり、太陽の移動に合わせて集光型モジュールの向きを回転させる装置が必要となる。しかも、その回転方向は季節に応じて太陽の高さが異なるため、正確に追従させるためには３次元的に回転させる必要がある。よって、追尾装置の制御系の構築や、係る装置を駆動するために要する電力、保全のための工数が多くかかるなどの問題があった。
【０００５】
また、特開平６−３７３４４号公報に記載される、図１３に示されるような集光型太陽電池モジュール構造では、太陽の方向に関係なくほとんどの入射光を太陽電池に集光できるため追尾装置等が不要である特徴を持つ。しかしながら、前記モジュールでは光入射面に凹凸が存在しており、凹部にゴミや塵埃が堆積しやすく、係る堆積物は自然の雨風程度では流れ落ちない場合も多く、堆積物による透過率の減少が発電効率を低下させる原因となっていた。
【０００６】
また、特開平６−２７５８９号公報に記載される、図１４に示されるような集光型太陽電池モジュール構造では、太陽の方向に関係なくほとんどの入射光を太陽電池に集光できるため追尾装置等が不要であり、しかもモジュール表面が平坦であるためゴミや塵埃が付着しにくい構造となっている。しかしながら、太陽電池を集光器の斜面部分に配置する構造をとるため、設計通りの位置および角度に太陽電池を固定することが困難であるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、太陽の方向に関係なくほとんどの入射光を太陽電池に集光できる集光器及びこの集光器を用いた集光型太陽電池モジュールを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、屈折率が空気より大きい透明材料からなり、断面が台形状の角柱状構造物をなし、該台形内の対角線上の相対する一組の角のうち、一方の角が９０度以上であり、他方の角が９０度超であり、該台形の相対する平行な一組の辺のうち、一方の辺を含む面が光が入射する光入射面であり、他方の辺を含む面が光を出射する光出射面であって、これらの面が平行であり、光入射面の方が光出射面よりも大きく、該台形の相対する他の２辺をそれぞれ含む他の２面には反射膜が配設されていることを特徴とする集光器により解決される。
【０００９】
本発明の集光型太陽電池モジュールは、前記の集光器の光出射面に太陽電池を装着することにより得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の集光器の一例の斜視図であり、図２は図１に示される集光器の断面図である。図１及び図２に示されるように、本発明の集光器５は基本的に断面が台形状の角柱状構造物である。本発明の集光器５は、光が入射する光入射面８と、この光入射面８と平行な、光を出射する光出射面９を有する。光入射面８及び光出射面９と交差する他の２面には反射膜７，７’が設けられている。
【００１１】
図２に示される、本発明の断面が台形状の集光器５において、台形内の対角線上の相対する一組の角θ_１及びθ_２は、θ_１が９０度以上であり、θ_２が９０度超でなければならない。本発明の集光器５では、θ_１及びθ_２は両方とも９０度超であり、θ_１＜θ _２であることが好ましい。また、光入射面８の方が光出射面９よりも大きくなければならない。光出射面９は、太陽電池（下記で説明する）の大きさと大体等しいか、又は太陽電池よりも若干大きいくらいであることが好ましい。光出射面９が太陽電池よりも大きすぎると、反射された光が太陽電池に入ることなく、出射してしまうことがあり、効率が低下する。
【００１２】
本発明の集光器５を構成する材質としては、空気よりも屈折率が大きい材料、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィン系樹脂、ノルボルネン系樹脂などの透明合成樹脂やガラスなどを好適に使用できる。
【００１３】
反射膜７，７’は集光器５の各面に銀又はアルミニウムなどの金属を直接蒸着するか、又は銀又はアルミニウムなどの金属を蒸着した薄膜を集光器５の各面に接着することにより形成することができる。反射膜７，７’の膜厚は特に限定されない。光を反射するのに必要充分な厚さであればよい。反射膜７，７’の膜厚は一般的に、１００ｎｍ〜１０μｍの範囲内である。
【００１４】
反射膜が形成されていない場合、図３に示すように、入射した光３が集光器５の外部に逃げてしまう。そのため、本発明では、反射膜７，７’を設けることにより、図４に示すように、光３を反射させて集光器５の内部に光を戻すようにしている。これにより、反射膜７，７’で反射した光３が、再び光入射面８に戻った場合においても、全反射により集光器５内部に光を戻すことができる。このように、本発明の集光器では、反射・全反射を利用することにより集光器内に入射した光を効率よく太陽電池に集光できる。従って、本発明の集光器５は光学的なプリズムであることができる。
【００１５】
図５は、本発明の集光型太陽電池モジュールの一例の概要断面図である。図示されているように、本発明の集光型太陽電池モジュール１０は、集光器５の光出射面９の外面に太陽電池１が装着されている。光出射面９の外面への太陽電池１の装着は適当な機械的係合手段（図示されていない）を使用することもできるし、あるいは、接着剤などのような化学的接合手段を使用することもできる。作業性及びコストなどの観点から、接着剤を使用することが好ましい。
【００１６】
このような目的に使用するための接着剤としては、集光器５の屈折率と、太陽電池１の屈折率との間の屈折率を有する接着剤が好ましい。また、接着の際、集光器５と太陽電池１との両者間に間隙（空気層）が形成されないように注意する必要がある。間隙（空気層）が形成されると集光器５の屈折率より空気層の屈折率の方が小さいために、その境界面に臨界角が発生する。したがって、集光器５の光出射面９への入射角が臨界角より大きい場合には，そこにおいて反射してしまい太陽電池１へ入射させることができなくなる。しかし、本発明の集光型太陽電池モジュール１０では、上記のような間隙（空気層）を作らないよう注意したこと、さらに、集光器、接着剤、太陽電池の屈折率を順に大きくしたことにより、各境界面で臨界角が発生せず、あらゆる角度で光が入射しても、その光を全て太陽電池に透過させることができる。
【００１７】
本発明の集光型太陽電池モジュール１０における太陽電池１としては、シリコン系太陽電池、GaAs太陽電池、InP太陽電池、CdS/CdTe太陽電池、CdS/CuInSe₂太陽電池、色素増感太陽電池など、公知慣用のいずれの太陽電池も適用可能である。
【００１８】
本発明の集光器５の太陽電池１への集光能力に関しては、集光器５の形状と集光器形成材料の屈折率によって決まる。そこで、本発明においては、集光器５を構成するプリズムの屈折率を１．５とし、集光器の太陽電池への集光能力に関する特性を左右する形状因子として、図５に示すような太陽電池の幅Ｌｃ，集光器の光入射面の幅Ｌｐおよび高さｈｐ、光出射面９と反射膜７’を設けた面のなす角度θｒｌを考え、各形状因子と集光器の太陽電池への集光能力に関する特性との関係を調べた。
【００１９】
本発明の集光器５の太陽電池１への集光能力に関する特性に関しては、屋外用途を想定し、下記式（１）で定義する年間光捕捉率を指標として評価した。
(年間光捕捉率)＝(一年間の太陽電池への入射光量)/(一年間のモジュール受光面への入射光量) （１）
ここで、年間捕捉率を計算する際の日射量データには、空気調和・衛生工学会で開発された動的空調負荷プログラム用の毎時気象データであるHASP（Heating Air-Conditioning and Sanitary Program）データを用いた。HASPデータには、法線面直達日射量、水平面天空日射量を1時間毎に測定し各観測地の過去10年間を平均化した値がまとめられている。今回の計算では東京における1960〜1969年までを統計期間としたHASPデータを用いた。
【００２０】
Ｌｃ＝１として、Ｌｐ／Ｌｃが１．５，２．０，２．５，３．０及び４．０の条件下において、年間光捕捉率を０．８以上とするために必要な、高さｈｐと角度θｒｌを測定した。結果を図６〜図１０に示す。
【００２１】
図６より、Ｌｐ／Ｌｃ＝１．５の場合に年間光捕捉率を０．８以上とするためには、ｈｐ＝０．１×Ｌｃの場合、９゜≦θｒｌ≦１０゜の範囲で達成でき、ｈｐ＝０．３×Ｌｃの場合、２２゜≦θｒｌ≦３０゜の範囲で達成でき、ｈｐ＝０．５×Ｌｃの場合、２８゜≦θｒｌ≦４４゜の範囲で達成できることがわかった。
【００２２】
また，図７より、Ｌｐ／Ｌｃ＝２．０の場合に年間光捕捉率を０．８以上とするためには、ｈｐ＝０．３×Ｌｃの場合、１４゜≦θｒｌ≦１６゜の範囲で達成でき、ｈｐ＝０．５×Ｌｃの場合、１８゜≦θｒｌ≦２６゜の範囲で達成でき、ｈｐ＝０．７×Ｌｃの場合、２１゜≦θｒｌ≦３４゜の範囲で達成できることがわかった。
【００２３】
更に、図８より、Ｌｐ／Ｌｃ＝２．５の場合に年間光捕捉率を０．８以上とするためには、ｈｐ＝０．５×Ｌｃの場合、１５゜≦θｒｌ≦１８゜の範囲で達成でき、ｈｐ＝０．７×Ｌｃの場合、１８゜≦θｒｌ≦２５゜の範囲で達成でき、ｈｐ＝０．９×Ｌｃの場合、２４゜≦θｒｌ≦２７゜の範囲で達成できることがわかった。
【００２４】
また、図９および図１０より、Ｌｐ／Ｌｃが３．０又は４．０においては、ｈｐ及びθｒｌをどのように設定しても、年間光捕捉率を０．８以上とすることはできないことが理解できる。以上の計算結果より、本発明の集光器においては、太陽電池への高い集光能力を付与するために、１＜Ｌｐ／Ｌｃ＜３とすること、及び０．１×Ｌｃ≦ｈｐ≦１．０×Ｌｃとすることが好ましい。
【００２５】
図１１は、本発明による集光型太陽電池モジュール１０の別の実施態様の断面図である。図５に示された実施態様では、単一の集光器５と単一の太陽電池１との組み合わせであったが、図１１に示される実施態様では、複数の集光器を一体的に形成し、この集光器の個々の光出射面にそれぞれ１個以上の太陽電池を装着し、高い発電出力を得ることができる。複数の集光器を一体的に形成する方法は、例えば、個々の集光器を別の透明部材に接着させるなどして一体的に接合させる方法、又は、所定の個数の集光器を樹脂成形などの公知慣用の方法により一体成型する方法などがある。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の集光器によれば、一年間に集光器の光入射面に照射される光量のうち８０％以上を太陽電池に取り込むことができる。また、本発明の集光器を用いた集光型太陽電池モジュールは、太陽電池がモジュール面に対し平行に配置された構造であるため組立が容易であるばかりか、モジュール表面が平坦な構造であるためモジュール表面に塵埃がたまりにくいのでメンテナンスフリーを実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による集光器の一例の斜視図である。
【図２】図１に示された集光器の断面図である。
【図３】図２に示された集光器で反射膜が配設されていない場合の入射光線の動きを示す模式図である。
【図４】図２に示された集光器における入射光線の動きを示す模式図である。
【図５】本発明による集光型太陽電池モジュールの一例の断面図である。
【図６】図５に示された集光型太陽電池モジュールにおける、Ｌｐ／Ｌｃ＝１．５において、ｈｐの各値に対するθｒｌと年間光捕捉率との関係を示す特性図である。
【図７】図５に示された集光型太陽電池モジュールにおける、Ｌｐ／Ｌｃ＝２．０において、ｈｐの各値に対するθｒｌと年間光捕捉率との関係を示す特性図である。
【図８】図５に示された集光型太陽電池モジュールにおける、Ｌｐ／Ｌｃ＝２．５において、ｈｐの各値に対するθｒｌと年間光捕捉率との関係を示す特性図である。
【図９】図５に示された集光型太陽電池モジュールにおける、Ｌｐ／Ｌｃ＝３．０において、ｈｐの各値に対するθｒｌと年間光捕捉率との関係を示す特性図である。
【図１０】図５に示された集光型太陽電池モジュールにおける、Ｌｐ／Ｌｃ＝４．０において、ｈｐの各値に対するθｒｌと年間光捕捉率との関係を示す特性図である。
【図１１】本発明による集光型太陽電池モジュールの別の例の断面図である。
【図１２】フレネルレンズを使用する従来の集光型太陽電池モジュールの概要斜視図である。
【図１３】特開平６−３７３４４号公報に記載された従来の集光型太陽電池モジュールの概要斜視図である。
【図１４】特開平６−２７５８９号公報に記載された従来の集光型太陽電池モジュールの概要断面図である。
【符号の説明】
１太陽電池
３入射光線
５本発明による集光器
８入射面
７，７’ 反射膜
９出射面
１０本発明による集光型太陽電池モジュール
１２０フレネルレンズ
１３０球面状レンズ
１４０直角三角形状プリズム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a concentrator and a concentrating solar cell module including such a concentrator.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a means for reducing the cost of a power generation system using solar cells, a technique for concentrating sunlight using a prism and reducing the use area of expensive solar cells is known.
[0003]
As a conventional concentrating solar cell module, there is a concentrating solar cell module using a Fresnel lens 120 as shown in FIG. The feature of this concentrating solar cell module is that the condensing magnification is 10 times or more. Also, a concentrating solar cell module described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-37344 and using a spherical condensing lens 130 as shown in FIG. Has been. In this concentrating solar cell module, condensing is performed using refraction by a lens. Further, a prism 140 having a right triangle shape as shown in FIG. 14 described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-27589 is used, and a reflective film 150 is formed on one oblique side of the prism, and on one oblique side of the prism. A concentrating solar cell module equipped with the solar cell 1 has also been prototyped. In this concentrating solar cell module, condensing is performed using reflection and total reflection by the reflective film in the prism.
[0004]
However, in the concentrating solar cell module as shown in FIG. 12, the light 3 can hardly be taken in if the light incident surface of the concentrator is inclined by 5 ° from the sun direction. In other words, since the light collection area is very narrow, it is necessary to always direct the light incident surface of the light concentrator toward the sun in order to express the light collection effect efficiently. A device that rotates the orientation of the module is required. Moreover, since the sun's height varies depending on the season, the rotation direction needs to be rotated three-dimensionally in order to accurately follow it. Therefore, there are problems such as the construction of the control system of the tracking device, the power required to drive the device, and the number of man-hours for maintenance.
[0005]
Further, in the concentrating solar cell module structure as shown in FIG. 13 described in JP-A-6-37344, a tracking device can collect most incident light on the solar cell regardless of the direction of the sun. Etc. are not required. However, the module has irregularities on the light incident surface, and dust and dust are likely to accumulate in the recesses, and such deposits often do not flow down in the order of natural rain and wind. It was the cause of lowering the efficiency.
[0006]
Further, as described in JP-A-6-27589, the concentrating solar cell module structure as shown in FIG. 14, the tracking device because it focused on the solar cell most of the incident light regardless of the direction of the sun Etc., and the module surface is flat, so that it is difficult for dust and dirt to adhere to it. However, since the solar cell is arranged on the inclined portion of the collector, there is a problem that it is difficult to fix the solar cell at the designed position and angle.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a concentrator capable of condensing most incident light on a solar cell regardless of the direction of the sun and a concentrating solar cell module using the concentrator.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The problem is, the refractive index is composed of air greater than the transparent material, without the prismatic structure of the cross-sectional surface is trapezoidal, of opposing a pair of corners on a diagonal line in該台shape, one corner 90 degrees The other angle is more than 90 degrees, and the surface including one side of the pair of parallel sides of the trapezoid is a light incident surface on which light is incident , and includes the other side. The surface is a light emitting surface that emits light , these surfaces are parallel, the light incident surface is larger than the light emitting surface , and the other two surfaces each including the other two opposite sides of the trapezoid This is solved by a light collector characterized in that a reflective film is provided.
[0009]
The concentrating solar cell module of the present invention is obtained by mounting a solar cell on the light exit surface of the concentrator.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view of an example of the collector of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the collector shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the collector 5 of the present invention is basically a prismatic structure having a trapezoidal cross section. The condenser 5 of the present invention has a light incident surface 8 on which light is incident and a light emitting surface 9 that emits light parallel to the light incident surface 8. Reflective films 7 and 7 ′ are provided on the other two surfaces intersecting the light incident surface 8 and the light emitting surface 9.
[0011]
In the collector 5 having a trapezoidal cross section according to the present invention shown in FIG. 2, the pair of opposite angles θ ₁ and θ ₂ on the diagonal line in the trapezoid has θ ₁ of 90 degrees or more, and θ ₂ Must be greater than 90 degrees. In concentrator 5 of the present invention, theta ₁ and theta ₂ are both greater than 90 degrees, it is preferable that θ ₁ <θ _2. The light incident surface 8 must be larger than the light emitting surface 9. The light exit surface 9 is preferably approximately equal to the size of the solar cell (described below) or slightly larger than the solar cell. If the light exit surface 9 is too larger than the solar cell, the reflected light may be emitted without entering the solar cell, resulting in a reduction in efficiency.
[0012]
As a material constituting the light collector 5 of the present invention, a material having a refractive index larger than that of air, for example, a transparent synthetic resin such as polycarbonate, acrylic, polyolefin resin, norbornene resin, glass, or the like can be preferably used.
[0013]
The reflective films 7 and 7 ′ are formed by directly depositing a metal such as silver or aluminum on each surface of the light collector 5 or bonding a thin film deposited with a metal such as silver or aluminum on each surface of the light collector 5. Can be formed. The film thickness of the reflective films 7 and 7 ′ is not particularly limited. Any thickness sufficient to reflect light may be used. The film thickness of the reflective films 7 and 7 ′ is generally in the range of 100 nm to 10 μm.
[0014]
When the reflective film is not formed, the incident light 3 escapes to the outside of the condenser 5 as shown in FIG. Therefore, in the present invention, by providing the reflection films 7 and 7 ', the light 3 is reflected and returned to the inside of the condenser 5 as shown in FIG. Thereby, even when the light 3 reflected by the reflective films 7 and 7 ′ returns to the light incident surface 8 again, the light can be returned to the inside of the condenser 5 by total reflection. Thus, in the collector of this invention, the light which injected into the collector can be efficiently condensed on a solar cell by utilizing reflection and total reflection. Therefore, the collector 5 of the present invention can be an optical prism.
[0015]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an example of the concentrating solar cell module of the present invention. As shown, the concentrating solar cell module 10 of the present invention has the solar cell 1 mounted on the outer surface of the light exit surface 9 of the concentrator 5. The solar cell 1 can be attached to the outer surface of the light emitting surface 9 by using an appropriate mechanical engagement means (not shown), or by using a chemical bonding means such as an adhesive. You can also. From the viewpoint of workability and cost, it is preferable to use an adhesive.
[0016]
As an adhesive for use for such a purpose, an adhesive having a refractive index between the refractive index of the condenser 5 and the refractive index of the solar cell 1 is preferable. In addition, it is necessary to be careful not to form a gap (air layer) between the collector 5 and the solar cell 1 during the bonding. When the gap (air layer) is formed, the refractive index of the air layer is smaller than the refractive index of the condenser 5, so that a critical angle is generated at the boundary surface. Therefore, when the incident angle to the light exit surface 9 of the condenser 5 is larger than the critical angle, the light is reflected there and cannot enter the solar cell 1. However, in the concentrating solar cell module 10 of the present invention, care was taken not to create the gap (air layer) as described above, and the refractive index of the concentrator, adhesive, and solar cell was increased in order. Thus, no critical angle is generated at each boundary surface, and even if light is incident at any angle, all of the light can be transmitted to the solar cell.
[0017]
As the solar cell 1 in the concentrating solar cell module 10 of the present invention, a silicon solar cell, a GaAs solar cell, an InP solar cell, a CdS / CdTe solar cell, a CdS / CuInSe ₂ solar cell, a dye-sensitized solar cell, etc. Any known and commonly used solar cell is applicable.
[0018]
The light collecting ability of the light collector 5 of the present invention to the solar cell 1 is determined by the shape of the light collector 5 and the refractive index of the light collector forming material. Therefore, in the present invention, the refractive index of the prism constituting the light collector 5 is set to 1.5, and the shape factor that influences the characteristics of the light collector on the solar cell is shown in FIG. Considering the width Lc of the solar cell, the width Lp and height hp of the light incident surface of the collector, and the angle θrl formed by the light exit surface 9 and the surface provided with the reflective film 7 ′, each form factor and the solar of the collector The relationship with the characteristics related to the light collection ability to the battery was investigated.
[0019]
Regarding the characteristics related to the light collecting ability of the light collector 5 of the present invention to the solar cell 1, outdoor use was assumed, and the annual light capture rate defined by the following formula (1) was evaluated as an index.
(Annual light capture rate) = (Annual incident light on solar cell) / (Annual incident light on module light receiving surface) (1)
Here, HASP (Heating Air-Conditioning and Sanitary Program) data, which is hourly weather data for the dynamic air-conditioning load program developed by the Air Conditioning and Sanitary Engineering Society, is used as the solar radiation data when calculating the annual capture rate. Was used. The HASP data summarizes the values obtained by measuring the normal surface direct solar radiation and horizontal sky solar radiation every hour and averaging the past 10 years at each observation site. In this calculation, HASP data with a statistical period from 1960 to 1969 in Tokyo was used.
[0020]
When Lc = 1 and Lp / Lc is 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, and 4.0, a high level necessary to make the annual light capture rate 0.8 or more is required. The thickness hp and the angle θrl were measured. The results are shown in FIGS.
[0021]
From FIG. 6, in order to increase the annual light capture rate to 0.8 or more when Lp / Lc = 1.5, it is achieved in the range of 9 ° ≦ θrl ≦ 10 ° when hp = 0.1 × Lc. When hp = 0.3 × Lc, it can be achieved within the range of 22 ° ≦ θrl ≦ 30 °, and when hp = 0.5 × Lc, it can be achieved within the range of 28 ° ≦ θrl ≦ 44 °. .
[0022]
Further, from FIG. 7 , in order to set the annual light capture rate to 0.8 or more when Lp / Lc = 2.0, the range of 14 ° ≦ θrl ≦ 16 ° when hp = 0.3 × Lc. When hp = 0.5 × Lc, it can be achieved within the range of 18 ° ≦ θrl ≦ 26 °, and when hp = 0.7 × Lc, it can be achieved within the range of 21 ° ≦ θrl ≦ 34 °. all right.
[0023]
Further, from FIG. 8 , in order to make the annual light capture rate 0.8 or more when Lp / Lc = 2.5, the range of 15 ° ≦ θrl ≦ 18 ° is obtained when hp = 0.5 × Lc. When hp = 0.7 × Lc, it can be achieved within the range of 18 ° ≦ θrl ≦ 25 °, and when hp = 0.9 × Lc, it can be achieved within the range of 24 ° ≦ θrl ≦ 27 °. all right.
[0024]
9 and 10 , when Lp / Lc is 3.0 or 4.0, no matter how hp and θrl are set, the annual light capture rate cannot be 0.8 or more. Can understand. From the above calculation results, in the concentrator of the present invention, in order to give a high condensing capability to the solar cell, 1 <Lp / Lc <3 and 0.1 × Lc ≦ hp ≦ 1 0.0 × Lc is preferable.
[0025]
FIG. 11 is a cross-sectional view of another embodiment of the concentrating solar cell module 10 according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 5, the single concentrator 5 and the single solar cell 1 are combined. However, in the embodiment shown in FIG. 11, a plurality of concentrators are integrally formed. And one or more solar cells can be mounted on each light exit surface of the concentrator to obtain a high power output. The method of integrally forming a plurality of concentrators is, for example, a method in which individual concentrators are bonded integrally to another transparent member or the like, or a predetermined number of concentrators are made of resin. There is a method of integrally molding by a known and common method such as molding.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the collector of the present invention, 80% or more of the amount of light irradiated on the light incident surface of the collector can be taken into the solar cell in one year. In addition, the concentrating solar cell module using the concentrator of the present invention has a structure in which the solar cell is arranged parallel to the module surface, so that the assembly is easy and the module surface is flat. Therefore, it is difficult for dust to collect on the module surface, so that maintenance-free operation can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an example of a concentrator according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the light collector shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the movement of incident light when no reflective film is provided in the light collector shown in FIG. 2;
4 is a schematic diagram showing the movement of incident light in the collector shown in FIG. 2; FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an example of a concentrating solar cell module according to the present invention.
6 is a characteristic diagram showing the relationship between θrl and annual light capture rate for each value of hp at Lp / Lc = 1.5 in the concentrating solar cell module shown in FIG. 5. FIG.
7 is a characteristic diagram showing the relationship between θrl and annual light capture rate for each value of hp at Lp / Lc = 2.0 in the concentrating solar cell module shown in FIG. 5. FIG.
8 is a characteristic diagram showing the relationship between θrl and annual light capture rate for each value of hp at Lp / Lc = 2.5 in the concentrating solar cell module shown in FIG. 5. FIG.
9 is a characteristic diagram showing the relationship between θrl and annual light capture rate for each value of hp at Lp / Lc = 3.0 in the concentrating solar cell module shown in FIG. 5. FIG.
10 is a characteristic diagram showing the relationship between θrl and annual light capture rate for each value of hp at Lp / Lc = 4.0 in the concentrating solar cell module shown in FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view of another example of the concentrating solar cell module according to the present invention.
FIG. 12 is a schematic perspective view of a conventional concentrating solar cell module using a Fresnel lens.
FIG. 13 is a schematic perspective view of a conventional concentrating solar cell module described in JP-A-6-37344.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a conventional concentrating solar cell module described in JP-A-6-27589.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 3 Incident light beam 5 Condenser 8 by this invention Incident surface 7, 7 'Reflective film 9 Output surface 10 Condensing solar cell module 120 by this invention Fresnel lens 130 Spherical lens 140 Right triangle prism

Claims

Refractive index is composed of air greater than the transparent material, without the prismatic structure of the cross-sectional surface is trapezoidal, of opposing a pair of corners on a diagonal line in該台form, and in one corner is 90 degrees or more, The other angle is greater than 90 degrees, and the surface including one side of the pair of parallel sides of the trapezoid is a light incident surface on which light is incident , and the surface including the other side transmits light. A light emitting surface that emits light , these surfaces are parallel, the light incident surface is larger than the light emitting surface , and the other two surfaces including the other two opposite sides of the trapezoid are respectively reflective films Is disposed.

The width of the light exit surface of the concentrator is Lc, the width of the light entrance surface of the concentrator is Lp, the height from the light exit surface to the light entrance surface is hp, and a pair of opposite pairs on the diagonal in the trapezoid. Of the angles, when θrl is the angle on the light emitting side, 1.5 ≦ Lp / Lc ≦ 2.5 is satisfied, 0.1 × Lc ≦ hp ≦ 0.9 × Lc is satisfied, and 9 ° ≦ θrl ≦ The concentrator according to claim 1, wherein 10 ° or 14 ° ≦ θrl ≦ 44 ° is satisfied.

Refractive index is composed of air greater than the transparent material, without the prismatic structure of the cross-sectional surface is trapezoidal, of opposing a pair of corners on a diagonal line in該台form, and in one corner is 90 degrees or more, The other angle is greater than 90 degrees, and the surface including one side of the pair of parallel sides of the trapezoid is a light incident surface on which light is incident , and the surface including the other side transmits light. A light emitting surface that emits light , these surfaces are parallel, the light incident surface is larger than the light emitting surface , and the other two surfaces including the other two opposite sides of the trapezoid are respectively reflective films A concentrator solar cell module comprising: a concentrator disposed with at least one solar cell mounted on a light exit surface of the concentrator.

4. A concentrating solar cell module according to claim 3, wherein a plurality of concentrators are integrally joined, and one or more solar cells are mounted on a light exit surface of each concentrator. .