JP4821033B2 - Concentrating solar power generation unit and its columnar optical glass member - Google Patents

Concentrating solar power generation unit and its columnar optical glass member Download PDF

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Description

本発明は、一次光学系太陽光により集光された高エネルギの太陽光が太陽電池セルに照射される形式の集光型太陽光発電ユニットに関し、特に、その集光型太陽光発電ユニットの耐久性および発電安定化を高める技術等に関する。   The present invention relates to a concentrating photovoltaic power generation unit of a type in which high-energy sunlight collected by primary optical system sunlight is irradiated to solar cells, and in particular, the durability of the concentrating photovoltaic power generation unit. Related to the technology to improve the stability and power generation.

集光型太陽光発電ユニットは、太陽光を集光させて太陽電池セルに照射することから、コスト構成比において大きな部分を占める太陽電池セルを小さく（または少なく）することができるので注目されている（たとえば非特許文献１）。この集光型太陽光発電ユニットにおいては、一次光学系において集光した集光光は、その中心部分の強度が強く、周辺部の強度が低くなるなどの不均一なものであり、一次光学系において集光された集光光をそのまま太陽電池セルに照射させると、発電効率が低下することが指摘されている（たとえば非特許文献２）。そこで、一次光学系において集光した光を、側面での反射を繰り返しつつ進行させることによって混合する柱状光学部材から成る二次光学系が提案されている（たとえば非特許文献２）。   The concentrating solar power generation unit attracts sunlight because it collects sunlight and irradiates the solar cells, so that the solar cells that occupy a large portion in the cost composition ratio can be reduced (or reduced). (For example, Non-Patent Document 1). In this concentrating solar power generation unit, the condensed light collected in the primary optical system is non-uniform such that the intensity at the center is high and the intensity at the periphery is low. It has been pointed out that the power generation efficiency is reduced when the condensed light collected in (2) is directly irradiated to the solar battery cell (for example, Non-Patent Document 2). In view of this, a secondary optical system composed of a columnar optical member that mixes the light collected in the primary optical system by advancing the light while repeatedly reflecting from the side surface has been proposed (for example, Non-Patent Document 2).

上記非特許文献２のように二次光学系を備えた集光型太陽光発電ユニットは、太陽光を集光するための一次光学系と、太陽電池セルと、下端面がその太陽電池セルに対向するようにその太陽電池セルの真上位置に立設され、上記一次光学系により集光された太陽光をその太陽電池セルへ導くためのナトリウム含有ガラス製の柱状光学部材と、その柱状光学部材およびその下端面に対向する前記太陽電池セルを覆う封止樹脂とを備えている。
荒木 外８名、「変換効率２８％の集光式太陽光発電ユニット開発」、電気製鋼，２００４年７月、第７５巻第３号、ｐ１６５−１７２ 荒木 外２名、「集光太陽光発電用２次光学系の開発」、電気製鋼、２００２年１０月、第７３巻第４号、ｐ２２１−２２８ As in Non-Patent Document 2, the concentrating solar power generation unit including the secondary optical system includes a primary optical system for concentrating sunlight, a solar battery cell, and a lower end surface of the solar battery unit. A columnar optical member made of sodium-containing glass that stands upright above the solar cell so as to oppose and guides the sunlight collected by the primary optical system to the solar cell, and the columnar optical And a sealing resin that covers the solar cell facing the member and the lower end surface thereof.
Araki and 8 others, “Development of concentrating solar power generation unit with 28% conversion efficiency”, Electric Steel, July 2004, Vol. 75, No. 3, p165-172 Araki and two others, “Development of secondary optical system for concentrated solar power generation”, Electric Steel, October 2002, Vol. 73, No. 4, p221-228

ところで、上記非特許文献２に示される集光型太陽光発電ユニットでは、シリコーン樹脂等の耐熱性および耐候性の高い樹脂等が用いられるが、その樹脂を構成する高分子の連鎖の隙間が比較的大きく水の分子やナトリウムイオンが通過可能であることから、長期間の使用中において外部の水蒸気や柱状光学部材に含まれるナトリウム成分が水分とともに太陽電池セルに到達する。このため、太陽電池セルの表層の反射防止膜が水分と反応して変質したり、ナトリウムが太陽電池セルの表層の負電位に吸着されて蓄積されたりするので、発電効率の劣化が大きくなるという不都合があった。また、柱状光学部材を構成するガラス材自体の表面劣化による光の漏洩に起因する発電効率の低下或いは劣化もあった。   By the way, in the concentrating solar power generation unit shown in Non-Patent Document 2, a resin having high heat resistance and weather resistance such as silicone resin is used, but the gap between the chains of the polymers constituting the resin is compared. Since water molecules and sodium ions can pass through a large amount of water, the external water vapor and the sodium component contained in the columnar optical member reach the solar cells together with moisture during long-term use. For this reason, the antireflection film on the surface layer of the solar cell reacts with moisture and deteriorates, or sodium is adsorbed and accumulated on the negative potential on the surface layer of the solar cell, so that the power generation efficiency is greatly deteriorated. There was an inconvenience. Moreover, there was also a reduction or deterioration in power generation efficiency due to light leakage due to surface deterioration of the glass material itself constituting the columnar optical member.

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニットを提供することにある。   The present invention has been made against the background described above, and an object of the present invention is to provide a highly durable concentrating solar power generation unit with little deterioration in power generation efficiency.

前記目的を達成するための請求項１に係る発明の集光型太陽光発電ユニットの要旨とするところは、太陽光を集光するための一次光学系と、太陽電池セルと、下端面がその太陽電池セルに対向するようにその太陽電池セルの真上位置に立設され、その一次光学系により集光された太陽光をその太陽電池セルへ導くためのナトリウム含有ガラス製の柱状光学部材と、その柱状光学部材およびその下端面に対向する前記太陽電池セルを覆う封止樹脂とを有する形式の集光型太陽光発電ユニットであって、前記封止樹脂は、１０重量％以上のフッ素化シリコーン樹脂を含むことを特徴とする。   The main point of the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 1 for achieving the above object is that a primary optical system for concentrating sunlight, a solar battery cell, and a lower end surface thereof. A columnar optical member made of sodium-containing glass for standing sunlight at a position directly above the solar cell so as to face the solar cell and guiding the sunlight collected by the primary optical system to the solar cell; And a concentrating solar power generation unit of the type having a columnar optical member and a sealing resin covering the solar cell facing the lower end surface, wherein the sealing resin is 10% by weight or more of fluorinated It contains a silicone resin.

また、請求項２に係る発明の集光型太陽光発電ユニットの要旨とするところは、太陽光を集光するための一次光学系と、太陽電池セルと、下端面がその太陽電池セルに対向するようにその太陽電池セルの真上位置に立設され、その一次光学系により集光された太陽光をその太陽電池セルへ導くためのナトリウム含有ガラス製の柱状光学部材と、その柱状光学部材およびその下端面に対向する前記太陽電池セルを覆う封止樹脂とを有する形式の集光型太陽光発電ユニットであって、前記封止樹脂の表面または下面には、シランカップリング末端基を有するフッ素樹脂から成るコート層が重ねて設けられていることを特徴とする。   Moreover, the gist of the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 2 is that a primary optical system for concentrating sunlight, a solar battery cell, and a lower end face the solar battery cell. A columnar optical member made of sodium-containing glass for directing the sunlight concentrated by the primary optical system to the solar cell, and the columnar optical member. And a concentrating solar power generation unit having a sealing resin that covers the solar cell facing the lower end surface thereof, and has a silane coupling terminal group on the surface or the lower surface of the sealing resin. A coating layer made of a fluororesin is provided in an overlapping manner.

また、請求項３に係る発明の集光型太陽光発電ユニットの要旨とするところは、太陽光を集光するための一次光学系と、太陽電池セルと、下端面がその太陽電池セルに対向するようにその太陽電池セルの真上位置に立設され、その一次光学系により集光された太陽光をその太陽電池セルへ導くためのナトリウム含有ガラス製の柱状光学部材と、その柱状光学部材およびその下端面に対向する前記太陽電池セルを覆う封止樹脂とを有する形式の集光型太陽光発電ユニットであって、前記柱状光学部材の下端面にはフッ素樹脂製の薄膜が設けられ、前記柱状光学部材は、ほう珪酸塩ガラス製であることを特徴とする。
Further, the gist of the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 3 is that a primary optical system for concentrating sunlight, a solar battery cell, and a lower end face the solar battery cell. A columnar optical member made of sodium-containing glass for directing the sunlight concentrated by the primary optical system to the solar cell, and the columnar optical member. And a concentrating solar power generation unit having a sealing resin that covers the solar cell facing the lower end surface thereof, and a fluororesin thin film is provided on the lower end surface of the columnar optical member , The columnar optical member is made of borosilicate glass .

また、請求項４に係る発明の集光型太陽光発電ユニットの要旨とするところは、請求項１または２の発明において、前記封止樹脂は、５０（ｇ／ｍ２・２４ｈ）以下の透湿度を備えたものである。
Moreover, the gist of the concentrating solar power generation unit according to the invention of claim 4 is that, in the invention of claim 1 or 2 , the sealing resin is a transparent resin of 50 (g / m 2 · 24 h) or less. It is equipped with humidity.

また、請求項５に係る発明の集光型太陽光発電ユニットの要旨とするところは、請求項１、２、４のいずれか１の発明において、前記柱状光学部材の下端面と前記太陽電池セルとの間には透明樹脂が介在させられており、前記封止樹脂は、フィラーを含む非透明着色シリコーン樹脂から成ることを特徴とする。
Moreover, the place made into the summary of the concentrating solar power generation unit of the invention which concerns on Claim 5 is the invention of any one of Claims 1, 2 , and 4 WHEREIN : The lower end surface of the said columnar optical member, and the said photovoltaic cell A transparent resin is interposed therebetween, and the sealing resin is made of a non-transparent colored silicone resin containing a filler.

また、請求項６に係る発明の集光型太陽光発電ユニットの要旨とするところは、請求項１、２、４乃至５のいずれか１の発明において、前記柱状光学部材は、ほう珪酸塩ガラス製であることを特徴とする。
Further, it is an gist of concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 6, claim 1, in any one invention of 2,4 to 5, wherein the columnar optical member, borosilicate glass It is made of.

また、請求項７に係る発明の集光型太陽光発電ユニットの要旨とするところは、請求項３または６の発明において、前記柱状光学部材を構成するほう珪酸塩ガラスは、ＳｉＯ２：６７〜７５重量％、Ｎａ２Ｏ：４〜８重量％、Ｂ２Ｏ３：９〜１５重量％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜４．０重量％、Ｋ２Ｏ：１．０〜１２重量％、ＢａＯ：０〜４重量％、ＭｇＯ：０〜３重量％、ＣａＯ：０〜２重量％、ＺｒＯ２：０〜３重量％、Ｓｂ２Ｏ３：０．０２〜０．４重量％を含むガラス組成から成るものであることを特徴とする。
Moreover, the gist of the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 7 is that, in the invention of claim 3 or 6, the borosilicate glass constituting the columnar optical member is SiO 2 : 67- 75 wt%, Na 2 O: 4~8 wt%, B 2 O 3: 9~15 wt%, Al 2 O 3: 0.5~4.0 wt%, K 2 O: 1.0~12 weight %, BaO: 0 to 4 wt%, MgO: 0 to 3 wt%, CaO: 0 to 2 wt%, ZrO 2: 0 to 3 wt%, Sb 2 O 3: 0.02~0.4 wt% It is characterized by comprising a glass composition.

また、請求項８に係る発明の集光型太陽光発電ユニットの要旨とするところは、請求項１乃至７のいずれか１の発明において、前記柱状光学部材を構成するナトリウム含有ガラスは、１０ｎｍ以下の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）を備えていることを特徴とする。
According to yet gist of concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 8, in any one invention of claims 1 to 7, the sodium-containing glass constituting the columnar optical member, 10 nm or less The surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) is provided.

また、請求項９に係る発明の集光型太陽光発電ユニットの要旨とするところは、請求項１乃至８のいずれか１の発明において、前記柱状光学部材の受光面には、反射防止膜が固着されるとともに、その反射防止膜の上にはフッ素樹脂製の薄膜が固着されていることを特徴とする。
According to yet gist of concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 9, in any one invention of claims 1 to 8, the light receiving surface of the columnar optical member, an anti-reflection film Along with being fixed, a thin film made of fluororesin is fixed on the antireflection film.

また、請求項１０に係る発明の要旨とするところは、請求項６乃至９のいずれか１の集光型太陽光発電ユニットに備えられた二次光学系を構成する柱状光学ガラス部材であることを特徴とする。
The gist of the invention according to claim 10 is a columnar optical glass member constituting the secondary optical system provided in the concentrating solar power generation unit according to any one of claims 6 to 9. It is characterized by.

請求項１に係る発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、柱状光学部材およびその下端面に対向する前記太陽電池セルを覆う封止樹脂は１０重量％以上のフッ素化シリコーン樹脂を含むことから、そのフッ素化シリコーン樹脂の水蒸気低透過性によって水蒸気の進入が抑制されるので、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニットが得られる。   According to the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 1, the sealing resin that covers the columnar optical member and the solar cell facing the lower end surface thereof contains 10% by weight or more of fluorinated silicone resin. Therefore, since the entry of water vapor is suppressed by the low water vapor permeability of the fluorinated silicone resin, a highly durable concentrating solar power generation unit with little deterioration in power generation efficiency can be obtained.

請求項２に係る発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、柱状光学部材およびその下端面に対向する前記太陽電池セルを覆う封止樹脂の表面または下面には、シランカップリング末端基を有するフッ素樹脂から成るコート層が重ねて設けられていることから、そのシランカップリング末端基を有するフッ素樹脂の高い緻密性によって水蒸気の進入が抑制されるので、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニットが得られる。   According to the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 2, a silane coupling terminal group is provided on the surface or the lower surface of the sealing resin that covers the columnar optical member and the solar cell facing the lower end surface thereof. Since the coating layer made of the fluororesin is layered, the high density of the fluororesin having the silane coupling end group suppresses the ingress of water vapor, resulting in high durability with little deterioration in power generation efficiency The concentrating solar power generation unit can be obtained.

請求項３に係る発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、太陽電池セルの真上位置に立設された柱状光学部材の下端面にはフッ素樹脂製の薄膜が設けられていることから、その柱状光学部材の下端面に水蒸気が到達し難くなってその柱状光学部材のナトリウム成分の溶出が抑制されるので、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニットが得られる。上記フッ素樹脂製の薄膜は、柱状光学部材の下端面のみを覆うように固着されてもよいし、全体面を覆うように固着塗布されてもよい。また、前記柱状光学部材は、化学的安定性或いは耐水性に優れたほう珪酸塩ガラス製であることから、仮にその柱状光学部材の表面に水蒸気が到達してもその柱状光学部材のナトリウム成分の溶出が少ないので、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニットが得られる。
According to the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 3, the fluororesin thin film is provided on the lower end surface of the columnar optical member erected directly above the solar battery cell. Since it is difficult for water vapor to reach the lower end surface of the columnar optical member and elution of the sodium component of the columnar optical member is suppressed, a highly durable concentrating solar power generation unit with little deterioration in power generation efficiency is obtained. It is done. The fluororesin thin film may be fixed so as to cover only the lower end surface of the columnar optical member, or may be fixedly applied so as to cover the entire surface. Further, since the columnar optical member is made of borosilicate glass having excellent chemical stability or water resistance, even if water vapor reaches the surface of the columnar optical member, the sodium component of the columnar optical member Since elution is small, a highly durable concentrating solar power generation unit with little deterioration in power generation efficiency can be obtained.

請求項４に係る発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、前記封止樹脂は、５０（ｇ／ｍ２・２４ｈ）以下の透湿度を備えたものであることから、水蒸気の進入が抑制されるので、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニットが得られる。 According to the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 4, since the sealing resin has a moisture permeability of 50 (g / m 2 · 24h) or less, the ingress of water vapor occurs. Therefore, a highly durable concentrating solar power generation unit with little deterioration in power generation efficiency is obtained.

請求項５に係る発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、前記柱状光学部材の下端面と前記太陽電池セルとの間には透明樹脂が介在させられており、前記封止樹脂は、フィラーを含む非透明着色シリコーン樹脂から成ることから、太陽電池セルは外部光から遮光されるので、太陽電池セルが好適に保護される。   According to the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 5, a transparent resin is interposed between the lower end surface of the columnar optical member and the solar battery cell, and the sealing resin is Since it consists of non-transparent coloring silicone resin containing a filler, since a photovoltaic cell is shielded from external light, a photovoltaic cell is protected suitably.

また、請求項６に係る発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、前記柱状光学部材は、化学的安定性或いは耐水性に優れたほう珪酸塩ガラス製であることから、仮にその柱状光学部材の表面に水蒸気が到達してもその柱状光学部材のナトリウム成分の溶出が少ないので、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニットが得られる。   According to the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 6, since the columnar optical member is made of borosilicate glass excellent in chemical stability or water resistance, the columnar optical member is temporarily assumed. Even when water vapor reaches the surface of the member, the elution of the sodium component of the columnar optical member is small, so that a highly durable concentrating solar power generation unit with little deterioration in power generation efficiency can be obtained.

また、請求項７に係る発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、前記柱状光学部材を構成するほう珪酸塩ガラスは、ＳｉＯ２：６７〜７５重量％、Ｎａ２Ｏ：４〜８重量％、Ｂ２Ｏ３：９〜１５重量％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜４．０重量％、Ｋ２Ｏ：１．０〜１２重量％、ＢａＯ：０〜４重量％、ＭｇＯ：０〜３重量％、ＣａＯ：０〜２重量％、ＺｒＯ２：０〜３重量％、Ｓｂ２Ｏ３：０．０２〜０．４重量％を含むガラス組成から成るものであることから、化学的安定性或いは耐水性に優れたガラス組成から柱状光学部材から構成されるので、仮にその柱状光学部材の表面に水蒸気が到達してもその柱状光学部材のナトリウム成分の溶出が少ないので、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニットが得られる。 According to the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 7, the borosilicate glass constituting the columnar optical member is SiO 2 : 67 to 75% by weight, Na 2 O: 4 to 8% by weight. %, B 2 O 3: 9~15 wt%, Al 2 O 3: 0.5~4.0 wt%, K 2 O: 1.0~12 wt%, BaO: 0 to 4 wt%, MgO: It consists of a glass composition containing 0 to 3% by weight, CaO: 0 to 2% by weight, ZrO 2 : 0 to 3% by weight, Sb 2 O 3 : 0.02 to 0.4% by weight. Because it is composed of a columnar optical member with a glass composition with excellent mechanical stability or water resistance, even if water vapor reaches the surface of the columnar optical member, there is little elution of the sodium component of the columnar optical member, so power generation efficiency A highly durable concentrating photovoltaic power generation unit with little deterioration That.

また、請求項８に係る発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、前記柱状光学部材を構成するナトリウム含有ガラスは１０ｎｍ以下の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）を備えていることから、柱状光学部材の内壁面の反射率が高く、発電効率が高められる。また、好適には、上記柱状光学部材を構成するナトリウム含有ガラスは２．０ｎｍ以下の表面粗さＲａを備えたものである。この場合には、一層高い発電効率が得られる。   Moreover, according to the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 8, the sodium-containing glass constituting the columnar optical member has a surface roughness Ra (arithmetic average roughness) of 10 nm or less. The reflectance of the inner wall surface of the columnar optical member is high, and the power generation efficiency is increased. Preferably, the sodium-containing glass constituting the columnar optical member has a surface roughness Ra of 2.0 nm or less. In this case, higher power generation efficiency can be obtained.

また、請求項９に係る発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、前記柱状光学部材の受光面には、反射防止膜が固着されるとともに、その反射防止膜の上にはフッ素樹脂製の薄膜が固着されていることから、柱状光学部材に入射する太陽光の反射が防止されて高い発電効率が得られるとともに、水分の付着が防止されるので、その水分による吸収が回避されて、一層高い発電効率が得られる。 Moreover, according to the concentrating solar power generation unit of the invention according to claim 9, an antireflection film is fixed to the light receiving surface of the columnar optical member, and a fluororesin is formed on the antireflection film . Since the thin film is fixed, reflection of sunlight incident on the columnar optical member is prevented and high power generation efficiency is obtained, and adhesion of moisture is prevented, so absorption by the moisture is avoided, Higher power generation efficiency can be obtained.

また、請求項１０に係る発明によれば、前記集光型太陽光発電ユニットの二次光学系の柱状光学ガラス部材はほう珪酸塩ガラス製であることから、仮にその柱状光学部材の表面に水蒸気が到達してもその柱状光学部材のナトリウム成分の溶出が少ないので、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニットが得られる。   According to the invention of claim 10, since the columnar optical glass member of the secondary optical system of the concentrating solar power generation unit is made of borosilicate glass, water vapor is temporarily formed on the surface of the columnar optical member. However, since the elution of the sodium component of the columnar optical member is small, a highly durable concentrating solar power generation unit with little deterioration in power generation efficiency can be obtained.

ここで、好適には、前記一次光学系は、フレネルレンズ等の集光レンズであってもよいが、凹面鏡等の太陽光を反射させて集光する集光反射鏡であってもよい。   Here, preferably, the primary optical system may be a condensing lens such as a Fresnel lens, but may be a condensing reflecting mirror that reflects and collects sunlight such as a concave mirror.

また、前記柱状光学部材は、その上端面に入射させられた集光後の太陽光を伝播する過程の全反射を利用してエネルギ的に均等化し、下端面に僅かな距離を隔てて対向する太陽電池セルに入射させる柱状の誘電体であり、二次光学系を構成する。その柱状光学部材は、光透過性の高い材料であるガラスが好適に用いられ、特に、汎用かつ安価で加工が容易であるほう珪酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラスのようなナトリウム含有ガラスが好適に用いられる。このほう珪酸塩ガラスは、化学的安定性或いは耐水性に優れる性質を備え、たとえばSiO２-B２O３-Na２Oを基礎構成とするものである。ケイ酸塩ガラスは、ほう珪酸塩ガラスよりも溶融温度や膨張係数が高くたとえば38.0Na２O-62.0SiO２、29.7 Na２O-70.3SiO２などのようにSiO２-Na２O を基礎構成とすることによりNa２Oを相当量含むソーダガラスであり、ソーダ石灰ガラスは、たとえば10.7Na２O-16.4CaO-72.9SiO２などのようにNa２O-CaO-SiO２を基礎構成とするもので、上記ソーダガラスよりはナトリウム含有量は少ないがNa２OおよびCaO を相当量含むケイ酸塩ガラスである。 Further, the columnar optical member equalizes in energy by utilizing total reflection in the process of propagating the condensed sunlight incident on the upper end surface thereof, and faces the lower end surface with a slight distance. It is a columnar dielectric that is incident on a solar battery cell and constitutes a secondary optical system. As the columnar optical member, glass which is a material having high light transmittance is preferably used, and in particular, sodium-containing glass such as borosilicate glass and silicate glass which are general purpose, inexpensive and easy to process is preferably used. Used. This borosilicate glass has a property excellent in chemical stability or water resistance, and is based on, for example, SiO 2 —B 2 O 3 —Na 2 O. Silicate glass has a higher melting temperature and expansion coefficient than borosilicate glass, and is composed of SiO 2 —Na 2 O such as 38.0Na 2 O-62.0SiO 2 or 29.7 Na 2 O-70.3SiO 2. The soda glass contains a considerable amount of Na 2 O, and soda lime glass is based on Na 2 O—CaO—SiO 2 such as 10.7Na 2 O-16.4CaO-72.9SiO 2. However, it is a silicate glass having a sodium content smaller than that of the soda glass but containing a considerable amount of Na 2 O and CaO.

また、前記柱状光学部材を構成するほう珪酸塩ガラスは、好適には、ＳｉＯ２：６７〜７５重量（ｗｔ）％、Ｎａ２Ｏ：４〜８重量％、Ｂ２Ｏ３：９〜１５重量％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜４．０重量％、Ｋ２Ｏ：１．０〜１２重量％、ＢａＯ：０〜４重量％、ＭｇＯ：０〜３重量％、ＣａＯ：０〜２重量％、ＺｒＯ２：０〜３重量％、Ｓｂ２Ｏ３：０．０２〜０．４重量％を含むガラス組成から成るものである。上記ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり、６７重量％を下まわると耐化学性が確保できず、７５重量％を上まわると溶融性及び熱加工が困難となって均質性のよいガラスが得られなくなる。上記Ｎａ２Ｏは４重量％を下まわると溶融性が悪化して熱加工が困難となり、８重量％を上まわると耐化学性特に耐水性が低下する。上記Ｂ２Ｏ３は９重量％を下まわると耐化学性が確保できず、膨張係数が増大して耐熱性が低下し、１５重量％を上まわるとほう酸特有の異常膨張現象が発生する。Ａｌ２Ｏ３は、ガラス溶融時や成形時の失透性を抑制するために添加されるものであり、０．５重量％を下まわると耐化学性（耐水性、耐酸性、耐アルカリ性）が低下し、４．０重量％を上まわると溶融性が悪化して不均質成分の要因となる。上記Ｋ２Ｏは、ガラス溶融時の粘性の変化を緩慢にする成分であって、溶融、成形に応じて調整する。表面張力を増加させる融剤でもあり、徐冷温度を低下させる。このＫ２Ｏは１．０重量％を下まわると効果的なガラス清澄が困難となり、１２重量％を上まわると耐化学性が低下する。ＢａＯは、ガラスの溶融性や熱加工性を調整するために融剤として、或いはガラスの屈折率を高くするために、４重量％以下の範囲で添加される。ＭｇＯは、ガラス溶融の高温粘性を低下させて溶融性をよくしたり、失透防止のために、３重量％以下の範囲で添加される。ＣａＯは、ガラス溶融の高温粘性を低下させ、電気特性を向上させるために、２重量％以下の範囲で添加される。ＺｒＯ２は、耐化学性特に耐水性を向上させるが、難溶融成分でもあるため、特性の状況に応じて３重量％以下の範囲で添加される。Ｓｂ２Ｏ３は清澄剤、脱泡剤として機能するものであり、０．０２〜０．４重量％の範囲内で添加される。 Further, silicate glass better constituting the columnar optical member, preferably, SiO 2: 67 to 75 weight (wt)%, Na 2 O : 4~8 wt%, B 2 O 3: 9~15 wt %, Al 2 O 3: 0.5~4.0 wt%, K 2 O: 1.0~12 wt%, BaO: 0 to 4 wt%, MgO: 0 to 3 wt%, CaO: 0 to 2 It consists of a glass composition containing: wt%, ZrO 2 : 0 to 3 wt%, Sb 2 O 3 : 0.02 to 0.4 wt%. The SiO 2 is a component constituting a glass skeleton, and if it is less than 67% by weight, chemical resistance cannot be ensured, and if it exceeds 75% by weight, it becomes difficult to melt and heat-process and has good homogeneity. Glass cannot be obtained. If the Na 2 O content is less than 4% by weight, the meltability is deteriorated and heat processing becomes difficult, and if it exceeds 8% by weight, the chemical resistance, particularly the water resistance is lowered. If the B 2 O 3 content is less than 9% by weight, the chemical resistance cannot be secured, the expansion coefficient increases and the heat resistance decreases, and if it exceeds 15% by weight, an abnormal expansion phenomenon peculiar to boric acid occurs. Al 2 O 3 is added to suppress devitrification at the time of glass melting or molding, and if it is less than 0.5% by weight, it has chemical resistance (water resistance, acid resistance, alkali resistance). When the content exceeds 4.0% by weight, the meltability deteriorates and becomes a factor of heterogeneous components. The K 2 O is a component that slows the change in viscosity when glass is melted, and is adjusted according to melting and molding. It is also a flux that increases the surface tension and lowers the annealing temperature. If this K 2 O is less than 1.0% by weight, effective glass refining becomes difficult, and if it exceeds 12% by weight, the chemical resistance is lowered. BaO is added in the range of 4% by weight or less as a flux for adjusting the melting property and thermal processability of the glass or for increasing the refractive index of the glass. MgO is added in a range of 3% by weight or less in order to improve the meltability by reducing the high temperature viscosity of glass melting or to prevent devitrification. CaO is added in a range of 2% by weight or less in order to reduce the high temperature viscosity of glass melting and improve electrical properties. ZrO 2 improves chemical resistance, particularly water resistance, but is also a hardly meltable component, so it is added in a range of 3% by weight or less depending on the state of characteristics. Sb 2 O 3 functions as a fining agent and a defoaming agent, and is added within a range of 0.02 to 0.4% by weight.

上記二次光学系を構成する柱状光学部材としては、入射面あるいは射出面と平行な断面における形状が正方形であるものが広く知られているが、それ以外にもその断面形状が正方形以外の四角形、四角形以外の多角形、円形など、種々の形状のものを用いることもできる。また、その二次光学系を構成する柱状光学部材は、射出面側ほど断面積が小さくなるテーパ形状とされることがこのましいが、長手方向のどの部位においても一様な断面積を有する形状であってもよい。   As the columnar optical members constituting the secondary optical system, those having a square shape in a cross section parallel to the incident surface or the exit surface are widely known, but other than that, the cross sectional shape is a quadrangle other than a square. Various shapes such as a polygon other than a rectangle and a circle can also be used. In addition, the columnar optical member constituting the secondary optical system is preferably tapered so that the cross-sectional area decreases toward the exit surface side, but has a uniform cross-sectional area in any part in the longitudinal direction. It may be a shape.

また、好適には、前記柱状光学部材の上端面には、中心波長が４００ｎｍ〜９００ｎｍ程度の反射防止特性を有する反射防止膜が設けられる。この反射防止膜は、光学レンズに広く用いられているフッ化マグネシウム層やフッ化カルシウム層の単層又は多層構造、さらに好適には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とチタニア（ＴｉＯ２）の２層又は多層構造から構成されることができる。反射防止膜がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とチタニア（ＴｉＯ２）の２層又は多層構造から成る場合は、水分に起因する劣化防止の観点から望ましい。反射防止膜のつけ方としては、たとえば真空蒸着法を用いることができるが、真空蒸着法に限定されず、種々の公知の方法を用いることができる。二次光学系を構成する柱状光学部材の入射面に反射防止膜が設けられている場合、膜状とされた保護部材（すなわち薄膜）が反射防止膜の上に積層されてもよいし、逆に、反射防止膜が薄膜の上に積層されてもよい。また、入射面に薄膜が設けられていなくてもよい。また、この反射防止膜の上に撥水膜が固着されてもよい。 Preferably, an antireflection film having an antireflection characteristic with a center wavelength of about 400 nm to 900 nm is provided on the upper end surface of the columnar optical member. This antireflection film is a single layer or multilayer structure of a magnesium fluoride layer or a calcium fluoride layer widely used for optical lenses, and more preferably 2 layers of alumina (Al 2 O 3 ) and titania (TiO 2 ). It can consist of a layer or a multilayer structure. When the antireflection film is composed of a two-layer or multilayer structure of alumina (Al 2 O 3 ) and titania (TiO 2 ), it is desirable from the viewpoint of preventing deterioration due to moisture. As a method of attaching the antireflection film, for example, a vacuum deposition method can be used. However, the method is not limited to the vacuum deposition method, and various known methods can be used. When an antireflection film is provided on the incident surface of the columnar optical member constituting the secondary optical system, a protective member (that is, a thin film) formed into a film may be laminated on the antireflection film, or vice versa. In addition, an antireflection film may be laminated on the thin film. Further, a thin film may not be provided on the incident surface. Further, a water repellent film may be fixed on the antireflection film.

また、好適には、前記柱状光学部材のコーナー部すなわち四隅には、所定の曲率半径のＲ面取りが行われ、そのＲ面取り面には鏡面仕上げが施される。このようにすれば、コーナー部にカケの発生が防止されるとともに、光の漏洩が好適に抑制され、発電効率が高められる。   Preferably, a corner portion, that is, four corners of the columnar optical member is subjected to R chamfering with a predetermined radius of curvature, and the R chamfered surface is subjected to mirror finishing. In this way, the occurrence of chipping in the corner portion is prevented, light leakage is suitably suppressed, and power generation efficiency is increased.

また、好適には、前記柱状光学部材の側壁面には、テクスチャリング加工や撥水処理が施される。テクスチャリング加工は、多数の微小な長手状凸条或いは長手状凹溝状の細かな凹凸であって、レーザ光の照射による表面加工、遊離砥粒によるバフ研磨加工、固定砥粒を有する砥石或いは研磨布紙による研磨加工によって、好適には長手方向に沿う方向に形成されるが、その柱状光学部材の長手方向に沿った方向成分を有する方向に加工たとえば斜め方向に形成されたものでもよいし、斜め方向のものが互いに交差したメッシュ状に形成されたものでもよい。上記撥水処理は、水滴の接触角が大きいフッ素樹脂などがコーティングされる。   Preferably, the side wall surface of the columnar optical member is subjected to texturing or water repellent treatment. Texturing processing is a large number of minute longitudinal ridges or fine irregularities in the shape of longitudinal grooves, and is a surface treatment by laser light irradiation, a buffing treatment with loose abrasive grains, a grindstone having fixed abrasive grains or Although it is preferably formed in a direction along the longitudinal direction by polishing with abrasive cloth, it may be processed in a direction having a direction component along the longitudinal direction of the columnar optical member, for example, formed in an oblique direction. Further, it may be formed in a mesh shape in which diagonal ones intersect each other. In the water repellent treatment, a fluororesin having a large contact angle of water droplets is coated.

また、柱状光学部材の下端面とそれに対向する太陽電池セルの入射面との間に介在させられる透明樹脂は、たとえばゲル状のエチレンビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ樹脂）などの光学特性の良い材料から構成されるが、他の樹脂材料であってもよい。   Further, the transparent resin interposed between the lower end surface of the columnar optical member and the incident surface of the solar cell facing the columnar optical member is made of a material having good optical characteristics such as a gel-like ethylene vinyl alcohol resin (PVA resin). However, other resin materials may be used.

また、前記封止樹脂は、好適には、遮光部材として機能するように不透明着色樹脂から構成される。この不透明着色樹脂は、前記透明樹脂、柱状光学部材、太陽電池セルに対して接着する材料から選択される。その不透明着色樹脂は、好適には、白色かつ非透明の粉末から成る充填材が含まれる白色樹脂から構成される。この充填剤には、たとえば、炭酸カルシウム、酸化チタン、高純度アルミナ、短鎖酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、窒化アルミニウムなどの高い熱伝導性および光反射性を有する無機材料が、好適に用いられる。この封止樹脂には、シランカップリング剤などの密着性を高める接着助剤が適宜混合される。   The sealing resin is preferably made of an opaque colored resin so as to function as a light shielding member. The opaque colored resin is selected from materials that adhere to the transparent resin, the columnar optical member, and the solar battery cell. The opaque colored resin is preferably composed of a white resin containing a filler made of a white and non-transparent powder. For this filler, for example, an inorganic material having high thermal conductivity and light reflectivity such as calcium carbonate, titanium oxide, high-purity alumina, short-chain magnesium oxide, beryllium oxide, and aluminum nitride is preferably used. This sealing resin is appropriately mixed with an adhesion assistant that enhances adhesion such as a silane coupling agent.

また、前記封止樹脂の母剤樹脂は、耐光性、耐熱性、自己接着性の点で自己接着性ＲＴＶ（Room Temperature Vulcanizing）ゴムが用いられるが、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等から構成されてもよい。   Further, as the base resin of the sealing resin, self-adhesive RTV (Room Temperature Vulcanizing) rubber is used in terms of light resistance, heat resistance, and self-adhesion, but it may be composed of acrylic resin, polyester resin, or the like. Good.

また、前記太陽電池セルは、III-V 族化合物系半導体から構成されたチップであり、金属製配線リボンが端縁部に接続されたものである。このように、太陽電池セルが比較的活性の高い材料で構成され、その端縁部に金属製配線リボンが接続されて封止が比較的困難な場合でも、太陽光発電ユニットの耐久性が一層高められる。   The solar battery cell is a chip made of a III-V group compound semiconductor, and a metal wiring ribbon is connected to an edge portion. As described above, even when the solar cell is made of a relatively high active material, and the metal wiring ribbon is connected to the edge portion of the solar cell and the sealing is relatively difficult, the durability of the photovoltaic power generation unit is further increased. Enhanced.

また、前記太陽電池セルの表面の端縁部や裏面には、集電のための金属製配線リボンが半田付或いはロー付により電気的に接続される。この金属製配線リボンは、テープ状の所定幅の薄い金属板であり、抵抗が低く、熱伝導性が高く、水分に対して安定な材料が用いられる。また、セラミックス基板であってもよく、たとえば、ニッケルメッキされた無酸素銅、銅／窒化アルミニウム／銅の積層板、銅／酸化アルミニウム／銅の積層板等も好適に用いられる。   Further, a metal wiring ribbon for current collection is electrically connected to the edge and back surface of the surface of the solar cell by soldering or brazing. This metal wiring ribbon is a tape-like thin metal plate having a predetermined width, and is made of a material having low resistance, high thermal conductivity, and stable against moisture. Also, a ceramic substrate may be used, and for example, nickel-plated oxygen-free copper, a copper / aluminum nitride / copper laminate, a copper / aluminum oxide / copper laminate, and the like are preferably used.

上記太陽電池セルの入射面には、発電効率を高めるために、入射光の反射を防止する反射防止膜が設けられる。この反射防止膜は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とチタニア（ＴｉＯ２）の２層又は多層構造から構成されることができる。 The incident surface of the solar battery cell is provided with an antireflection film that prevents reflection of incident light in order to increase power generation efficiency. This antireflection film can be composed of a two-layer or multilayer structure of alumina (Al 2 O 3 ) and titania (TiO 2 ).

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.

図１は、本発明の一実施例である集光型太陽光発電装置１０が太陽光追尾装置１２に装着された状態を示す斜視図である。この太陽光追尾装置１２は、集光型太陽光発電装置１０を常時太陽に向かうように位置させるものであって、地軸に対して平行となるように水平面に対して所定角度θ即ち緯度に相当する角度だけ傾斜させられた傾斜軸心Ｃ周りに回転可能に設けられ、且つ減速機付きの追尾モータ１４によってその傾斜軸心Ｃまわりに回動角度が変化させられる傾斜梁１６と、その傾斜梁１６の中間部において水平な軸心Ｈまわりに回転可能に設けられ、且つ減速機付きの高度修正モータ１８によってその水平軸心Ｈまわりに回動角度が変化させられる一対の受板２０とを備えている。この集光型太陽光発電装置１０は、高さ（厚さ）に対して十分に大きい短辺および長辺を有する長手箱状を成し、その一対の受板２０の上にそれぞれ載置された状態でそれに固定されている。   FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a concentrating solar power generation device 10 according to an embodiment of the present invention is mounted on a solar light tracking device 12. The solar light tracking device 12 is for positioning the concentrating solar power generation device 10 so as to always face the sun, and corresponds to a predetermined angle θ, that is, a latitude with respect to a horizontal plane so as to be parallel to the ground axis. An inclined beam 16 that is rotatably provided around an inclined axis C that is inclined by an angle to be changed, and whose rotation angle is changed around the inclined axis C by a tracking motor 14 with a speed reducer, and the inclined beam And a pair of receiving plates 20 that are rotatably provided around a horizontal axis H at an intermediate portion of 16 and whose rotation angle is changed around the horizontal axis H by an altitude correction motor 18 with a speed reducer. ing. This concentrating solar power generation device 10 has a long box shape having short sides and long sides that are sufficiently large with respect to height (thickness), and is placed on the pair of receiving plates 20. It is fixed in it.

上記太陽光追尾装置１２は図示しない太陽光センサおよび制御装置を備えており、その制御装置は、太陽光センサからの信号に基づいて太陽の位置を算出し、集光型太陽光発電装置１０がその太陽に向かうようにすなわち集光型太陽光発電装置１０の受光面が太陽光に対して常時直角となるように追尾モータ１４および高度修正モータ１８を駆動する。地球の自転に対応する日の出から日の入りまでの太陽の動きを追尾する制御は専ら追尾モータ１４により行われるが、地球の公転に対応する太陽高度の変化に対する制御は専ら高度修正モータ１８により行われる。   The solar light tracking device 12 includes a solar sensor and a control device (not shown). The control device calculates the position of the sun based on a signal from the solar sensor, and the concentrating solar power generation device 10 The tracking motor 14 and the altitude correction motor 18 are driven so as to face the sun, that is, so that the light receiving surface of the concentrating solar power generation device 10 is always perpendicular to the sunlight. Control for tracking the movement of the sun from sunrise to sunset corresponding to the rotation of the earth is performed exclusively by the tracking motor 14, but control for changes in the solar altitude corresponding to the revolution of the earth is performed exclusively by the altitude correction motor 18.

図２は上記集光型太陽光発電装置１０の側方から示す斜視図であり、図３はその一部を拡大して示す図である。これらの図２および図３に示される集光型太陽光発電装置１０は、内部の構成を示すためにその側板２２が取り外されている。この集光型太陽光発電装置１０は、太陽光を集光するための複数個（本実施例では３６個）の集光レンズ２８（すなわち一次光学系）を有する集光板３０と、その集光板３０の裏側に所定の間隔を隔てて平行に固設された支持板３２と、その支持板３２上の上記複数個の集光レンズ２８によりそれぞれ集光された太陽光を受ける位置にそれぞれ配設された複数の太陽電池セル３４とを備えている。なお、上記支持板３２の裏面の外周縁には、補強板３８が固定されている。   FIG. 2 is a perspective view showing the concentrating solar power generation apparatus 10 from the side, and FIG. 3 is an enlarged view of a part thereof. The concentrating solar power generation apparatus 10 shown in FIGS. 2 and 3 has a side plate 22 removed to show the internal configuration. The concentrating solar power generation apparatus 10 includes a condensing plate 30 having a plurality of (36 in this embodiment) condensing lenses 28 (that is, primary optical systems) for condensing sunlight, and the concentrating plate. A support plate 32 fixed in parallel with a predetermined interval on the back side of 30 and a position for receiving sunlight condensed by the plurality of condenser lenses 28 on the support plate 32, respectively. A plurality of solar cells 34 are provided. A reinforcing plate 38 is fixed to the outer peripheral edge of the back surface of the support plate 32.

上記複数個の集光レンズ２８は、図４に示すように、球面状の表面と階段状の環状段差を有する凹凸状の裏面とから成る所謂ドーム型フレネルレンズからそれぞれ構成されており、たとえばアクリル樹脂などの光学的性質に優れた樹脂材料が射出成形などの型成形によって形成されることにより相互に一体的に構成されている。集光板３０は、そのように一体的に構成された複数個の集光レンズ２８が矩形のレンズ固定枠３６内に固定されることにより構成されている。   As shown in FIG. 4, each of the plurality of condensing lenses 28 is composed of a so-called dome-shaped Fresnel lens having a spherical surface and an uneven back surface having a stepped annular step. Resin materials having excellent optical properties such as resin are integrally formed by being formed by molding such as injection molding. The condensing plate 30 is configured by fixing a plurality of condensing lenses 28 that are integrally formed in such a manner within a rectangular lens fixing frame 36.

支持板３２は、上記レンズ固定枠３６と同様の大きさの長方形状を有するとともに、好ましくはアルミニウム合金、銅合金などの熱伝導性の高い金属板から構成され、連結柱３７を介してそのレンズ固定枠３６と互いに平行となるように相互に連結されている。この支持板３２には、集光レンズ２８によって集光された太陽光により発電するための複数個の発電ユニット４０が各集光レンズ２８の集光位置すなわち直下に複数個配設されている。図４に示されるように、この発電ユニット４０は、支持板３２に密着状態で固定され且つ前記太陽電池セル３４が中央部に載置された金属製の基台（座板）４２と、基台４２に立設された４本の支柱４４を介してその基台４２から所定距離上方に離隔した位置に設けられ、その太陽電池セル３４の真上に位置する部分に貫通穴４６が形成された遮光板４８と、その遮光板４８によって支持されることにより太陽電池セル３４の真上位置に立設され、その貫通穴４６を通過した太陽光の強度を均等化して太陽電池セル３４の上面である受光面に導くホモジナイザ５０（すなわち二次光学系の柱状光学ガラス部材）とを備えている。   The support plate 32 has a rectangular shape having the same size as the lens fixing frame 36 and is preferably made of a metal plate having high thermal conductivity such as an aluminum alloy or a copper alloy. The fixed frame 36 is connected to each other so as to be parallel to each other. On the support plate 32, a plurality of power generation units 40 for generating power by sunlight condensed by the condenser lens 28 are arranged at a condensing position of each condenser lens 28, that is, immediately below. As shown in FIG. 4, the power generation unit 40 includes a metal base (seat plate) 42 that is fixed in close contact with the support plate 32 and has the solar cells 34 placed in the center, and a base. A through hole 46 is formed at a position spaced apart from the base 42 by a predetermined distance via four struts 44 erected on the base 42 and located immediately above the solar cell 34. The light-shielding plate 48 and the light-shielding plate 48 are supported so as to stand upright above the solar battery cell 34 and equalize the intensity of sunlight that has passed through the through-hole 46 so that the upper surface of the solar battery cell 34 is And a homogenizer 50 (that is, a columnar optical glass member of a secondary optical system) that leads to the light receiving surface.

上記遮光板４８は、発電のために集光レンズ２８によって集光された太陽光のみを太陽電池セル３４へ向かって通過させる一方で、発電に利用できない光を遮光して太陽電池セル３４の付近の温度上昇を緩和する機能を備えている。   The light shielding plate 48 allows only sunlight collected by the condensing lens 28 for power generation to pass toward the solar battery cell 34, while shielding light that cannot be used for power generation and in the vicinity of the solar battery cell 34. It has a function to alleviate the temperature rise.

上記ホモジナイザ５０は、貫通穴４６付近から太陽電池セル３４側に向かうに従って断面積が小さくなる角錐状を成し、内側面における界面全反射（界面で全反射すること）を繰り返しつつ太陽電池セル３４側に向かう過程で断面積内の光エネルギの強度分布を均等化させる機能を備えている。なお、ホモジナイザ５０の寸法は、たとえば高さ４０ｍｍ、射出面（太陽電池セル３４側の面）が太陽電池セル３４と同一の寸法（たとえば７ｍｍ角）の角柱状ガラス部材である。   The homogenizer 50 has a pyramid shape in which the cross-sectional area decreases from the vicinity of the through hole 46 toward the solar battery cell 34 side, and repeats total internal reflection at the inner surface (total reflection at the interface) while repeating the solar battery cell 34. It has a function to equalize the intensity distribution of the light energy in the cross-sectional area in the process toward the side. The dimensions of the homogenizer 50 are, for example, a prismatic glass member having a height of 40 mm and an emission surface (surface on the solar battery cell 34 side) having the same dimensions as the solar battery 34 (for example, 7 mm square).

このホモジナイザ５０は、たとえば比較的ナトリウム成分が少なく化学的安定性或いは耐水性に優れるほう珪酸塩ガラスや、ケイ酸塩ガラスのようなナトリウム含有ガラスが好適に用いられる。上記ほう珪酸塩ガラスは、たとえばSiO２-B２O３-Na２Oを基礎構成とするものである。 As the homogenizer 50, for example, a borosilicate glass having a relatively small sodium component and excellent chemical stability or water resistance, or a sodium-containing glass such as silicate glass is preferably used. The borosilicate glass is based on, for example, SiO 2 —B 2 O 3 —Na 2 O.

このホモジナイザ５０の上端面である入射面には、光波干渉を利用して反射光を抑制するための反射防止膜５２が積層されている。この反射防止膜５２は本実施例ではアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とチタニア（ＴｉＯ２）の２層又は多層構造のＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３反射防止膜からなり、その膜厚は例えば１２０ｎｍ程度とされている。この反射防止膜５２は、本実施例では真空蒸着法によって付けられている。さらに、ホモジナイザ５０の４つの側面の全部、反射防止膜５２を介したホモジナイザ５０の上面、太陽電池セル３４に対向する下端面には、保護部材或いは撥水膜として機能する薄膜５４がコーティングされている。この薄膜５４は、本実施例では、金型の離型剤などにも用いられる汎用的なフッ素樹脂であり、屈折率は１．３４である。この薄膜５４は、本実施例では、ハイドロフルオロエーテル（Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ３）を溶媒とし、その溶媒に溶解させられた上記フッ素樹脂がディッピングによって塗布された後、加熱処理されることで溶剤が除去されて形成され、例えば数十ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さとされる。 On the incident surface, which is the upper end surface of the homogenizer 50, an antireflection film 52 for suppressing reflected light using light wave interference is laminated. In this embodiment, the antireflection film 52 is composed of a two-layer or multilayer structure TiO 2 / Al 2 O 3 antireflection film of alumina (Al 2 O 3 ) and titania (TiO 2 ), and the film thickness is, for example, about 120 nm. It is said that. The antireflection film 52 is applied by a vacuum deposition method in this embodiment. Further, a thin film 54 that functions as a protective member or a water-repellent film is coated on all four side surfaces of the homogenizer 50, the upper surface of the homogenizer 50 through the antireflection film 52, and the lower end surface facing the solar battery cell 34. Yes. In this embodiment, the thin film 54 is a general-purpose fluororesin that is also used as a mold release agent or the like, and has a refractive index of 1.34. In this embodiment, the thin film 54 is made by using hydrofluoroether (C 4 F 9 OCH 3 ) as a solvent and applying the fluororesin dissolved in the solvent by dipping and then heat-treating the thin film 54. Is removed, and the thickness is, for example, about several tens of nm to 20 nm.

上記太陽電池セル３４は、たとえばInGaP/InGaAs/Ge として知られるように、III-V 族化合物系半導体がGaAs等の単結晶基板の上に結晶成長させられることによりチップ上に構成され、吸収波長帯が異なる複数種類のｐｎ接合、たとえば底部接合層、中間部接合層、及び上部接合層が順次積層された多接合型構造を備えたものであり、底部接合層、中間部接合層、及び上部接合層にそれぞれ設けられているｐｎ接合は、電気的に直列に接続されるとともに、中心波長が相互に異なる吸収波長帯を備えており、例えば波長３００〜６３０（ｎｍ）を上部接合層が、波長６３０〜９００（ｎｍ）を中間部接合層が、波長９００〜１７００（ｎｍ）を底部接合層がそれぞれ吸収することにより、太陽光の波長帯のうち吸収波長帯を広域として高い変換効率が得られるようになっている。   The solar cell 34 is formed on a chip by crystal growth of a III-V group compound semiconductor on a single crystal substrate such as GaAs, as known for example as InGaP / InGaAs / Ge. A plurality of types of pn junctions having different bands, for example, a bottom junction layer, an intermediate junction layer, and an upper junction layer are sequentially stacked, and have a bottom junction layer, an intermediate junction layer, and an upper portion. The pn junctions provided in each of the bonding layers are electrically connected in series and have absorption wavelength bands having different center wavelengths. For example, the upper bonding layer has a wavelength of 300 to 630 (nm), By absorbing the wavelength 630 to 900 (nm) by the intermediate bonding layer and the wavelength 900 to 1700 (nm) by the bottom bonding layer, the high conversion efficiency can be achieved with the absorption wavelength band as a wide area of the sunlight wavelength band. It has become as to be.

図４に示すように、前記太陽電池セル３４は、その下面全体に半田づけされたテープ状或いはリボン状の金属帯板であるの第１リード電極５６と、その上面の端縁部に半田づけされたテープ状の第２リード電極５８とを備え、カーボン、ガラス繊維、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉、及び金属粉のうち少なくともひとつを含む充填剤すなわち熱伝導性を高めるためのフィラーを分散させた合成樹脂から成る接着層６０に少なくともその一部、好適にはその全体が埋設された状態で固定されることにより前記基台４２の中央部に固設されている。上記太陽電池セル３４は、その第１リード電極５６および第２リード電極５８を用いて相互に直列接続され、高い出力電圧が得られるようになっている。 As shown in FIG. 4, the solar cell 34 is soldered to the first lead electrode 56 which is a tape-shaped or ribbon-shaped metal strip soldered to the entire lower surface thereof and to the edge portion of the upper surface. And a filler containing at least one of carbon, glass fiber, alumina (Al 2 O 3 ) powder, and metal powder, that is, a filler for improving thermal conductivity is provided. It is fixed to the central portion of the base 42 by being fixed to the adhesive layer 60 made of synthetic resin in a state where at least a part thereof, preferably the whole thereof is buried. The solar cells 34 are connected to each other in series using the first lead electrode 56 and the second lead electrode 58 so that a high output voltage can be obtained.

上記ホモジナイザ５０の下端面とそれに対向するように配置された太陽電池セル３４との間には、透明樹脂６２が充填された僅かな隙間が形成されている。この透明樹脂６２は、水分の進入を防止するために上記隙間に充填され、耐熱性が高くかつ光学特性の良い材料たとえばゲル状のシリコーン系樹脂から構成される。   A slight gap filled with the transparent resin 62 is formed between the lower end surface of the homogenizer 50 and the solar battery cell 34 disposed so as to face the homogenizer 50. The transparent resin 62 is made of a material having high heat resistance and good optical characteristics, for example, a gel-like silicone resin, in order to prevent moisture from entering.

そして、太陽光を遮光し且つ水分の進入を封止して上記透明樹脂６２の劣化を阻止するために、不透明着色樹脂たとえば封止樹脂６４が、太陽電池セル３４を中心として、ホモジナイザ５０の下端部側面以下を覆う厚みで塗布されかつ接着されている。封止樹脂６４は、たとえば、自己接着性ＲＴＶゴム内に、炭酸カルシウム、酸化チタン、高純度アルミナ、高純度酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、窒化アルミニウムなどの高い熱伝導性および光反射性を有する白色かつ非透明の粉末である無機材料を充填剤として含むことにより白色とされ、太陽光の遮光性および反射性が高められている。また、母剤樹脂である上記自己接着性ＲＴＶゴムには、シランカップリング剤などの密着性を高める接着助剤の他に、水蒸気透過性が低いという性質を有するフッ素化シリコーン樹脂が１０重量％以上の割合で混合されていることから、そのフッ素化シリコーン樹脂の水蒸気低透過性によって水蒸気の進入が抑制されるようになっている。   An opaque colored resin, for example, a sealing resin 64 is placed at the lower end of the homogenizer 50 around the solar battery cell 34 in order to block sunlight and prevent moisture from entering to prevent deterioration of the transparent resin 62. It is applied and bonded with a thickness that covers the side of the part. The sealing resin 64 is, for example, a white and highly reflective and light-reflective material such as calcium carbonate, titanium oxide, high-purity alumina, high-purity magnesium oxide, beryllium oxide, and aluminum nitride in self-adhesive RTV rubber. By including an inorganic material, which is a non-transparent powder, as a filler, the color is white, and the light blocking property and reflectivity of sunlight are enhanced. The self-adhesive RTV rubber, which is a base resin, contains 10% by weight of a fluorinated silicone resin having low water vapor permeability in addition to an adhesion aid that enhances adhesion such as a silane coupling agent. Since mixing is performed at the above ratio, the ingress of water vapor is suppressed by the low water vapor permeability of the fluorinated silicone resin.

上記封止樹脂６４の水蒸気低透過性は透湿度で評価され得るものであり、封止樹脂６４は５０（ｇ／ｍ２・２４ｈ）以下の透湿度を備えており、水蒸気の進入が抑制されるので、集光型太陽光発電ユニット４０の発電効率の劣化が抑制されて高耐久性が得られるようになっている。上記透湿度とは、本実施例では、ＪＩＳＺ０２０８「防湿包装材料の透湿度試験方法（カップ法）」を用いて４０℃において測定された値である。 The low water vapor permeability of the sealing resin 64 can be evaluated by moisture permeability, and the sealing resin 64 has a moisture permeability of 50 (g / m 2 · 24 h) or less, and entry of water vapor is suppressed. Therefore, deterioration of the power generation efficiency of the concentrating solar power generation unit 40 is suppressed and high durability is obtained. In the present embodiment, the moisture permeability is a value measured at 40 ° C. using JISZ0208 “moisture-proof packaging material moisture permeability test method (cup method)”.

上記封止樹脂６４は、たとえば５０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有する流動状態で上記太陽電池セル３４を中心とする基台４２上に塗布された後、その塗布状態の基台４２が減圧容器内においてたとえば３ｍＨｇ以下で６０秒以上の時間で溶剤の放出および脱泡され、所定の硬化温度で熱硬化処理される。上記塗布状態における負圧（真空）脱泡により、封止樹脂６４が第１リード電極５６および第２リード電極５８と基板４２或いは太陽電池セル３４との間の狭隘部に充填され、水蒸気の進入が防止されている。   The sealing resin 64 is applied on the base 42 centered on the solar battery cell 34 in a fluid state having a viscosity of, for example, 50 Pa · s or less, and then the base 42 in the applied state is placed in the decompression container. For example, the solvent is released and defoamed in a time of 60 seconds or longer at 3 mHg or less, and heat-cured at a predetermined curing temperature. By the negative pressure (vacuum) defoaming in the application state, the sealing resin 64 is filled in the narrow portion between the first lead electrode 56 and the second lead electrode 58 and the substrate 42 or the solar battery cell 34, and the water vapor enters. Is prevented.

さらに、上記封止樹脂６４の外表面上には、水蒸気の透過を抑制する緻密な組織から構成されたシランカップリング末端基を有するフッ素樹脂から成るコート層６６が設けられている。このコート層６６は、封止樹脂６４の厚み方向に重ねられればよいので、封止樹脂６４の下面、すなわち太陽電池セル３４、第１リード電極５６および第２リード電極５８、基板４２等と封止樹脂６４との間に設けられてもよい。なお、上記封止樹脂６４およびコート層６６の透湿度が５０（ｇ／ｍ２・２４ｈ）より大きい場合には、ナトリウムイオンの蓄積が急速に増大し、発電効率の劣化を招く。 Further, on the outer surface of the sealing resin 64, a coat layer 66 made of a fluororesin having a silane coupling end group composed of a dense structure that suppresses permeation of water vapor is provided. Since the coat layer 66 only needs to be stacked in the thickness direction of the sealing resin 64, the coating layer 66 is sealed with the lower surface of the sealing resin 64, that is, the solar battery cell 34, the first lead electrode 56 and the second lead electrode 58, the substrate 42, and the like. It may be provided between the stop resin 64. When the moisture permeability of the sealing resin 64 and the coat layer 66 is larger than 50 (g / m 2 · 24 h), the accumulation of sodium ions rapidly increases, resulting in deterioration of power generation efficiency.

以上のように構成された集光型太陽光発電装置１０では、太陽光追尾装置１２によって太陽光に対して直角となるように常時位置させられる結果、集光レンズ２８により集光された太陽光はその集光位置に位置させられた遮光板４８の中央部に設けられた貫通穴４６を通過した後に、薄膜５４および反射防止膜５２を通過してホモジナイザ５０に入射する。そして、入射角θ１或いはθ２でホモジナイザ５０の上端面に入射した光は、図５に示すように、ホモジナイザ５０の側面で界面全反射を繰り返しつつ進行することで混合（均一化）された後に太陽電池セル３４に入射される。太陽電池セル３４の受光面における入射エネルギの面分布が均一であるので、変換効率が高められる。 In the concentrating solar power generation device 10 configured as described above, the solar light collected by the condensing lens 28 as a result of being always positioned so as to be perpendicular to the sunlight by the solar light tracking device 12. After passing through the through hole 46 provided in the central portion of the light shielding plate 48 positioned at the light condensing position, the light passes through the thin film 54 and the antireflection film 52 and enters the homogenizer 50. Then, the light incident on the upper end surface of the homogenizer 50 at the incident angle θ 1 or θ 2 is mixed (homogenized) by proceeding while repeating total interface reflection on the side surface of the homogenizer 50 as shown in FIG. It is incident on the solar battery cell 34 later. Since the surface distribution of the incident energy on the light receiving surface of the solar battery cell 34 is uniform, the conversion efficiency is improved.

次に、耐久性を確認するために本発明者等が行った加速環境試験を説明する。先ず、前記のように構成された発電ユニット４０に対して、ホモジナイザ５０の下端面に設けられた薄膜５４と封止樹脂６４を被覆するコート層６６とが除去された他は同様に構成され、且つ封止樹脂６４中に混合されたフッ素化シリコーン樹脂の割合が０重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、２０重量％、３０重量％、５０重量％とされた発電ユニット試料が作成された。次いで、それらの発電ユニット試料が８５℃の温度且つ８５％の相対湿度が保持された加速環境試験槽内に投入され、所定の経過時間毎に発電ユニット試料の出力が測定された。図６は、その測定結果を示している。   Next, an accelerated environment test conducted by the present inventors in order to confirm durability will be described. First, the power generation unit 40 configured as described above is configured in the same manner except that the thin film 54 provided on the lower end surface of the homogenizer 50 and the coat layer 66 covering the sealing resin 64 are removed. In addition, the power generation unit sample in which the ratio of the fluorinated silicone resin mixed in the sealing resin 64 is 0% by weight, 2% by weight, 5% by weight, 10% by weight, 20% by weight, 30% by weight, and 50% by weight. Was created. Next, these power generation unit samples were put into an accelerated environment test tank in which a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85% were maintained, and the output of the power generation unit samples was measured at every predetermined elapsed time. FIG. 6 shows the measurement results.

図６の縦軸は当初の発電出力を１とした場合の相対出力値を示し、横軸は経過時間を示している。上記の加速環境試験における２０００時間は屋外設置の６年に相当し、一般に、２０００時間経過時において７０％以上（劣化が３０％未満）の相対出力が維持されておれば実用面で合格と評価される。図６から明らかなように、封止樹脂６４中に混合されたフッ素化シリコーン樹脂の割合が０重量％、２重量％、５重量％である比較例の発電ユニット試料では上記合格の評価が得られないが、１０重量％、２０重量％、３０重量％、５０重量％である本実施例の発電ユニット試料では上記合格の評価が得られている。   The vertical axis in FIG. 6 indicates the relative output value when the initial power generation output is 1, and the horizontal axis indicates the elapsed time. 2000 hours in the above accelerated environment test corresponds to 6 years of outdoor installation. Generally, if a relative output of 70% or more (deterioration is less than 30%) is maintained after 2000 hours, it is evaluated as acceptable in practical use. Is done. As is clear from FIG. 6, the above-mentioned pass evaluation was obtained for the power generation unit sample of the comparative example in which the ratio of the fluorinated silicone resin mixed in the sealing resin 64 was 0 wt%, 2 wt%, and 5 wt%. Although not, the evaluation of the above pass was obtained for the power generation unit samples of the present examples of 10% by weight, 20% by weight, 30% by weight, and 50% by weight.

この実験では、前記のように構成された発電ユニット４０に対して、ホモジナイザ５０の下端面に設けられた薄膜５４と封止樹脂６４中に混合されたフッ素化シリコーン樹脂とが除去された他は同様に構成した発電ユニット試料（オーバコート）と、コート層６６が、封止樹脂６４の下面、すなわち太陽電池セル３４、第１リード電極５６および第２リード電極５８、基板４２等と封止樹脂６４との間に設けられた発電ユニット試料（アンダーコート）とが作成され、それらの発電ユニット試料が８５℃の温度且つ８５％の相対湿度が保持された加速環境試験槽内に投入され、所定の経過時間毎に発電ユニット試料の出力が測定された。図７は、その測定結果を示している。   In this experiment, the thin film 54 provided on the lower end surface of the homogenizer 50 and the fluorinated silicone resin mixed in the sealing resin 64 were removed from the power generation unit 40 configured as described above. The power generation unit sample (overcoat) configured similarly and the coat layer 66 are provided on the lower surface of the sealing resin 64, that is, the solar battery cell 34, the first lead electrode 56 and the second lead electrode 58, the substrate 42, etc. A power generation unit sample (undercoat) provided between the power generation unit 64 and the power generation unit sample is prepared, and the power generation unit sample is put into an accelerated environment test tank in which a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85% are maintained. The output of the power generation unit sample was measured every time elapsed. FIG. 7 shows the measurement results.

図７では、図６と同様に、縦軸が当初の発電出力を１とした場合の相対出力値を示し、横軸が経過時間を示している。図７に示すように、コート層６６が封止樹脂６４の上面に設けられた本実施例の発電ユニット試料と、コート層６６が封止樹脂６４の下面に設けられた本実施例の発電ユニット試料とにおいて、共に２０００時間経過時における相対出力が８０％以上であり、実用上の合格評価基準である７０％を上まわっている。   In FIG. 7, as in FIG. 6, the vertical axis indicates the relative output value when the initial power generation output is 1, and the horizontal axis indicates the elapsed time. As shown in FIG. 7, the power generation unit sample of the present example in which the coat layer 66 is provided on the upper surface of the sealing resin 64 and the power generation unit of the present example in which the coat layer 66 is provided on the lower surface of the sealing resin 64. In both samples, the relative output after 2000 hours is 80% or more, which exceeds 70%, which is a practical pass evaluation standard.

この実験では、前記のように構成された発電ユニット４０に対して、封止樹脂６４を被覆するコート層６６と封止樹脂６４中に混合されたフッ素化シリコーン樹脂とが除去された他は同様に構成した３組の発電ユニット試料が作成され、それらの発電ユニット試料が８５℃の温度且つ８５％の相対湿度が保持された加速環境試験槽内に投入され、所定の経過時間毎に発電ユニット試料の出力が測定された。図８は、その測定結果を示している。   In this experiment, the power generation unit 40 configured as described above was the same except that the coating layer 66 covering the sealing resin 64 and the fluorinated silicone resin mixed in the sealing resin 64 were removed. Three sets of power generation unit samples constructed in the above are prepared, and these power generation unit samples are put into an accelerated environment test tank in which a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85% are maintained, and the power generation unit is sampled every predetermined elapsed time. The output of the sample was measured. FIG. 8 shows the measurement results.

図８では、図６と同様に、縦軸が当初の発電出力を１とした場合の相対出力値を示し、横軸が経過時間を示している。図８に示すように、いずれの本実施例の発電ユニット試料において、共に２０００時間経過時における相対出力が８０％以上であり、実用上の合格評価基準である７０％を上まわっている。   In FIG. 8, as in FIG. 6, the vertical axis represents the relative output value when the initial power generation output is 1, and the horizontal axis represents the elapsed time. As shown in FIG. 8, in any of the power generation unit samples of this example, the relative output after 2000 hours is 80% or more, which exceeds 70% which is a practical pass evaluation standard.

この実験では、ホモジナイザ５０が図９に示す化学組成の４種のガラス１、ガラス２、ガラス３、ソーダ石灰ガラスから成る、１１×１１ｍｍの評価面積を有する試験片が作成され、それらの４種の試験片が８５℃の温度且つ８５％の相対湿度の加速環境試験槽に２０時間投入された後、−４０℃の氷結槽に投入するという氷結試験（ＩＥＣ規格Ｎｏ．６２１０８）を２０回（サイクル）行った後に、上記試験片上の予め定められた１１×１１ｍｍの評価面積について表面状態を目視で観察し、○印、△印、□印、×印の４段階で評価した。図１０はその評価結果を示している。図１０において、○印は、表面変化なしを示している。△印は、薄く表面が曇っている僅かな劣化状態を示している。□印は半分（１／２）程度白く曇った白やけ状態を示し、×印は全面的に白く曇った白やけ状態を示している。   In this experiment, a test piece having an evaluation area of 11 × 11 mm, in which the homogenizer 50 is composed of four types of glass 1, glass 2, glass 3, and soda lime glass having the chemical composition shown in FIG. 9, was prepared. The ice test (IEC standard No. 62108) was performed 20 times (IEC standard No. 62108) in which the test piece was put into an accelerating environment test bath at 85 ° C. and 85% relative humidity for 20 hours and then put into a −40 ° C. After the cycle), the surface condition of the predetermined evaluation area of 11 × 11 mm on the test piece was visually observed and evaluated in four stages: ○ mark, Δ mark, □ mark, and X mark. FIG. 10 shows the evaluation result. In FIG. 10, the ◯ marks indicate no surface change. The Δ mark indicates a slight deterioration state where the surface is thin and cloudy. The □ mark indicates a half-white (half) white and cloudy state, and the X mark indicates a white and cloudy white state.

図１０に示すように、ソーダ石灰ガラスから成る比較例の試験片では、１０回目の氷結試験サイクルにおいて白やけの発生が確認され、１５回目では半分程度の白やけ状態となり、２０回目以降では全面的に白く曇った白やけ状態となったのに対し、本実施例のガラス１、ガラス２、ガラス３では、２０回目までは表面変化がなく、２５回目以降では、ガラス１だけが白やけの発生が確認された他は、ガラス２およびガラス３は共に表面変化が確認されなかった。その結果、ソーダ石灰ガラスの発電ユニットの相対出力は３０％の低下が確認された。他のガラス材の発電ユニットでは、相対出力の低下が１０％以下であった。   As shown in FIG. 10, in the test piece of the comparative example made of soda-lime glass, occurrence of whitening was confirmed in the 10th freezing test cycle, about half of the whitening was observed in the 15th time, and the entire surface was observed after the 20th time. In contrast, the glass 1, glass 2 and glass 3 of this example had no surface change until the 20th time, and after the 25th time, only the glass 1 was whitish. Except for the occurrence confirmed, the glass 2 and the glass 3 were not confirmed to have surface changes. As a result, it was confirmed that the relative output of the power generation unit of soda-lime glass decreased by 30%. In other glass power generation units, the decrease in relative output was 10% or less.

この実験では、前記のように構成された発電ユニット４０において、０．３ｎｍ〜３０ｎｍの９段階の表面粗さＲａを有するほう珪酸塩ガラス製のホモジナイザ５０を用いた他は、前述の実施例と同様に構成した発電ユニット試料を９種類用意し、それらの発電ユニット試料毎に出力が測定された。図１１の表は、その測定結果を示している。図１１では、発電ユニット試料の表面粗さＲａとそれらの発電出力とが示されている。この発電出力は、表面粗さＲａが０．３ｎｍの発電ユニット試料の発電出力を１００としたときの相対値である。   In this experiment, in the power generation unit 40 configured as described above, except that the homogenizer 50 made of borosilicate glass having a surface roughness Ra of 9 steps of 0.3 nm to 30 nm was used, Nine types of power generation unit samples similarly configured were prepared, and the output was measured for each power generation unit sample. The table in FIG. 11 shows the measurement results. FIG. 11 shows the surface roughness Ra of the power generation unit sample and the power generation output thereof. This power generation output is a relative value when the power generation output of the power generation unit sample having a surface roughness Ra of 0.3 nm is 100.

図１１に示されるように、表面粗さＲａが大きくなるほど発電出力が低下し、を示し、表面粗さＲａが８ｎｍまでは８１％以上であるが、表面粗さＲａが１０ｎｍを超えると８０％を下回り、表面粗さＲａが３０ｎｍに至ると５０％となる。このように、ホモジナイザ５０の表面の研磨不十分であるほど表面粗さＲａが大きくなって光の漏洩が発生し、それにより発電効率が低下する。   As shown in FIG. 11, the larger the surface roughness Ra, the lower the power generation output. The surface roughness Ra is 81% or more up to 8 nm, but 80% when the surface roughness Ra exceeds 10 nm. When the surface roughness Ra reaches 30 nm, it becomes 50%. Thus, as the surface of the homogenizer 50 is insufficiently polished, the surface roughness Ra increases and light leakage occurs, thereby reducing power generation efficiency.

上述の実施例１〜５のように、本実施例の集光型太陽光発電装置１０の発電ユニット４０によれば、ホモジナイザ５０の下端部およびその下端面に対向する太陽電池セル３４を覆う封止樹脂６４は１０重量％以上のフッ素化シリコーン樹脂を含むことから、そのフッ素化シリコーン樹脂の水蒸気低透過性によって水蒸気の進入が抑制されるので、発電効率の劣化の少ない高耐久性能が得られる。   As in Examples 1 to 5 described above, according to the power generation unit 40 of the concentrating solar power generation device 10 of this example, the sealing that covers the lower end portion of the homogenizer 50 and the solar battery cell 34 facing the lower end surface thereof. Since the stop resin 64 contains 10% by weight or more of a fluorinated silicone resin, entry of water vapor is suppressed by the low water vapor permeability of the fluorinated silicone resin, so that high durability performance with little deterioration in power generation efficiency can be obtained. .

また、本実施例の集光型太陽光発電装置１０の発電ユニット４０によれば、ホモジナイザ５０およびその下端面に対向する太陽電池セル３４を覆う封止樹脂６４の表面には、シランカップリング末端基を有するフッ素樹脂から成るコート層６６が重ねて設けられていることから、そのシランカップリング末端基を有するフッ素樹脂の高い緻密性によって水蒸気の進入が抑制されるので、発電効率の劣化の少ない高耐久性能が得られる。   In addition, according to the power generation unit 40 of the concentrating solar power generation apparatus 10 of the present embodiment, the surface of the sealing resin 64 that covers the homogenizer 50 and the solar battery cell 34 that faces the lower end surface thereof has a silane coupling terminal. Since the coat layer 66 made of a fluororesin having a group is provided in an overlapping manner, the high density of the fluororesin having the silane coupling end group suppresses the ingress of water vapor, so that the power generation efficiency is hardly deteriorated. High durability performance is obtained.

また、本実施例の集光型太陽光発電装置１０の発電ユニット４０によれば、太陽電池セル３４の真上位置に立設されたホモジナイザ５０の下端面には薄膜（撥水膜）５４が設けられていることから、そのホモジナイザ５０の下端面に水蒸気が到達し難くなってそのホモジナイザ５０のナトリウム成分の溶出が抑制されるので、発電効率の劣化の少ない高耐久性能が得られる。   Further, according to the power generation unit 40 of the concentrating solar power generation apparatus 10 of the present embodiment, a thin film (water repellent film) 54 is formed on the lower end surface of the homogenizer 50 erected directly above the solar battery cell 34. Since it is provided, water vapor hardly reaches the lower end surface of the homogenizer 50 and elution of the sodium component of the homogenizer 50 is suppressed, so that high durability performance with little deterioration in power generation efficiency is obtained.

また、本実施例の集光型太陽光発電装置１０の発電ユニット４０によれば、前記封止樹脂６４は、５０（ｇ／ｍ２・２４ｈ）以下の透湿度を備えたものであることから、水蒸気の進入が抑制されるので、発電効率の劣化の少ない高耐久性の集光型太陽光発電ユニット４０が得られる。 Moreover, according to the power generation unit 40 of the concentrating solar power generation apparatus 10 of the present embodiment, the sealing resin 64 has a moisture permeability of 50 (g / m 2 · 24 h) or less. Since the ingress of water vapor is suppressed, a highly durable concentrating solar power generation unit 40 with little deterioration in power generation efficiency is obtained.

また、本実施例の集光型太陽光発電装置１０の発電ユニット４０によれば、ホモジナイザ５０の下端面と太陽電池セル３４との間には透明樹脂６２が介在させられており、封止樹脂６４は、フィラーを含む非透明着色シリコーン樹脂から成ることから、太陽電池セル３４は外部光から遮光されて好適に保護される。   Further, according to the power generation unit 40 of the concentrating solar power generation apparatus 10 of the present embodiment, the transparent resin 62 is interposed between the lower end surface of the homogenizer 50 and the solar battery cell 34, and the sealing resin Since 64 is made of a non-transparent colored silicone resin containing a filler, the solar battery cell 34 is shielded from external light and suitably protected.

また、本実施例の集光型太陽光発電装置１０の発電ユニット４０によれば、ホモジナイザ５０は、耐水性に優れたほう珪酸塩ガラス製であることから、仮にそのホモジナイザ５０の表面に水蒸気が到達してもそのホモジナイザ５０のナトリウム成分の溶出が少ないので、発電効率の劣化の少ない高耐久性能が得られる。   Moreover, according to the power generation unit 40 of the concentrating solar power generation apparatus 10 of the present embodiment, the homogenizer 50 is made of borosilicate glass having excellent water resistance, so that water vapor is temporarily formed on the surface of the homogenizer 50. Even if it reaches, since the elution of the sodium component of the homogenizer 50 is small, high durability performance with little deterioration in power generation efficiency can be obtained.

また、本実施例の集光型太陽光発電装置１０の発電ユニット４０によれば、ホモジナイザ５０を構成するナトリウム含有ガラスは１０ｎｍ以下の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）を備えていることから、そのホモジナイザ５０の内壁面の反射率が高く、光の漏洩が抑制されるので、発電効率が高められる。   Moreover, according to the power generation unit 40 of the concentrating solar power generation device 10 of the present embodiment, the sodium-containing glass constituting the homogenizer 50 has a surface roughness Ra (arithmetic average roughness) of 10 nm or less. Since the reflectance of the inner wall surface of the homogenizer 50 is high and light leakage is suppressed, the power generation efficiency is increased.

また、本実施例の集光型太陽光発電装置１０の発電ユニット４０によれば、ホモジナイザ５０の受光面には、薄膜５４および反射防止膜５２が固着されるとともに、その反射防止膜５２の上には薄膜（撥水膜）５４が固着されていることから、ホモジナイザ５０に入射する太陽光の反射が防止されて高い発電効率が得られるとともに、水分の付着が防止されるので、その水分による吸収が回避されて、一層高い発電効率が得られる。   In addition, according to the power generation unit 40 of the concentrating solar power generation apparatus 10 of the present embodiment, the thin film 54 and the antireflection film 52 are fixed to the light receiving surface of the homogenizer 50 and the antireflection film 52 is placed on the light reception surface. Since a thin film (water-repellent film) 54 is fixed to the light source, reflection of sunlight incident on the homogenizer 50 is prevented, so that high power generation efficiency is obtained and adhesion of moisture is prevented. Absorption is avoided and higher power generation efficiency is obtained.

図１２および図１３は、本発明の他の実施例の発電ユニットの構成を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。   12 and 13 illustrate the configuration of a power generation unit according to another embodiment of the present invention. In the following description, parts common to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図１２および図１３は、ホモジナイザ５０の上端部を支持するための遮光板４８およびそれを支持する４本の支柱４４が備えられておらず、ホモジナイザ５０の下端部が支持される発電ユニットを示している。   12 and 13 show a power generation unit in which the light shielding plate 48 for supporting the upper end portion of the homogenizer 50 and the four columns 44 for supporting it are not provided, but the lower end portion of the homogenizer 50 is supported. ing.

図１２の発電ユニット７０は、太陽電池セル３４、ホモジナイザ５０、第１リード電極５６および第２リード電極５８、透明樹脂６２、および封止樹脂６４を基板４２の上に備えており、この点は前述の発電ユニット４０と同様である。すなわち、封止樹脂６４は、ホモジナイザ５０の下端部、透明樹脂６２および太陽電池セル３４と第１リード電極５６および第２リード電極５８とを覆うとともに、第１リード電極５６および第２リード電極５８と基板４２或いは太陽電池セル３４との間の狭隘部に充填されている。そして、上記ホモジナイザ５０の下端部はその硬質シリコーン樹脂から成る白色樹脂７４により埋設されており、その状態で固定されている。そして、基板４２とその白色樹脂７４との間には、コート層６６が介在させられ、封止樹脂６４がそのコート層６６によって覆われている。本実施例では、ホモジナイザ５０が遮光板４８に替えて白色樹脂７４によりにより固定されている点が主として相違する。本実施例においても、前述の実施例と同様の効果が得られる。   The power generation unit 70 of FIG. 12 includes the solar battery cell 34, the homogenizer 50, the first lead electrode 56 and the second lead electrode 58, the transparent resin 62, and the sealing resin 64 on the substrate 42. This is the same as the power generation unit 40 described above. That is, the sealing resin 64 covers the lower end portion of the homogenizer 50, the transparent resin 62, the solar battery cell 34, the first lead electrode 56 and the second lead electrode 58, and the first lead electrode 56 and the second lead electrode 58. And a narrow portion between the substrate 42 and the solar battery cell 34 is filled. And the lower end part of the said homogenizer 50 is embed | buried under the white resin 74 which consists of the hard silicone resin, and is fixed in the state. A coat layer 66 is interposed between the substrate 42 and the white resin 74, and the sealing resin 64 is covered with the coat layer 66. The present embodiment is mainly different in that the homogenizer 50 is fixed by a white resin 74 instead of the light shielding plate 48. Also in this embodiment, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

図１３の発電ユニット７６は、太陽電池セル３４、ホモジナイザ５０、第１リード電極５６および第２リード電極５８、透明樹脂６２、および封止樹脂６４を基板４２の上に備えており、この点は前述の発電ユニット４０と同様である。しかし、本実施例の発電ユニット７６では、コート層６６が封止樹脂６４の下面に設けられている点、およびホモジナイザ５０の下端部が、支持金具７８によって固定されている点で相違する。この支持金具７８は、ステンレス鋼板等の金属板材からプレス加工されたスペーサ８０を介して基板４２の四隅にボルト８２により固定されている。支持金具７８の中央部には、ホモジナイザ５０の下端部の断面形状よりも十分に大きい正方形の貫通穴８４と、その貫通穴８４の四辺の中間部からそれぞれ内側へ突設された固定片８６とが設けられている。この固定片８６はプレス時においてＵ字状に曲成されており、そのスプリング作用によりホモジナイザ５０の下端部を挟持するようになっている。本実施例では、白色樹脂６４および支持金具７８が遮光部材として機能している。本実施例によれば、ホモジナイザ５０の下端部を上記固定片８６の間にそれらを弾性変形させつつ押し込むことにより固定されるので、組み立てが容易となる。   The power generation unit 76 of FIG. 13 includes the solar battery cell 34, the homogenizer 50, the first lead electrode 56 and the second lead electrode 58, the transparent resin 62, and the sealing resin 64 on the substrate 42. This is the same as the power generation unit 40 described above. However, the power generation unit 76 of the present embodiment is different in that the coat layer 66 is provided on the lower surface of the sealing resin 64 and the lower end portion of the homogenizer 50 is fixed by the support metal fitting 78. The support fittings 78 are fixed to the four corners of the substrate 42 with bolts 82 via spacers 80 pressed from a metal plate material such as a stainless steel plate. At the center of the support metal 78, a square through hole 84 that is sufficiently larger than the cross-sectional shape of the lower end of the homogenizer 50, and a fixing piece 86 that protrudes inward from the middle part of the four sides of the through hole 84. Is provided. The fixed piece 86 is bent in a U shape at the time of pressing, and sandwiches the lower end portion of the homogenizer 50 by its spring action. In this embodiment, the white resin 64 and the support fitting 78 function as a light shielding member. According to the present embodiment, the lower end portion of the homogenizer 50 is fixed between the fixing pieces 86 by pushing them while elastically deforming them, so that the assembly becomes easy.

以上、本発明を詳細に説明したが、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。   Although the present invention has been described in detail above, the above description is merely an embodiment, and the present invention can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.

本発明の一実施例である集光型太陽光発電装置が太陽光追尾装置に装着された状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state with which the concentrating solar power generation device which is one Example of this invention was mounted | worn with the solar light tracking device. 図１の集光型太陽光発電装置の側方から示す斜視図である。It is a perspective view shown from the side of the concentrating solar power generation device of FIG. 図２の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of FIG. 図１に示す集光型太陽光発電装置の内部に複数配設された発電ユニットの発電作用を説明するために、そのうちの１つの発電ユニットを拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing one of the power generation units in order to explain the power generation action of a plurality of power generation units arranged inside the concentrating solar power generation device shown in FIG. 1. ホモジナイザ内を太陽光が界面全反射しつつ進行していく状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which sunlight advances in the inside of a homogenizer, performing an interface total reflection. 図４と同様の発電ユニットにおいて、封止樹脂中のフッ素化シリコーン樹脂の混合割合を変化させた複数種類の試料について、加速環境試験を行った結果を相対出力で示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a result of an accelerated environment test on a plurality of types of samples in which the mixing ratio of the fluorinated silicone resin in the sealing resin is changed in a power generation unit similar to that in FIG. 4 as a relative output. 図４と同様の発電ユニットにおいて、シランカップリング末端基を有するフッ素樹脂から成るコート層を設けた試料について、加速環境試験を行った結果を相対出力で示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a result of an accelerated environment test on a sample provided with a coating layer made of a fluororesin having a silane coupling end group in a power generation unit similar to that in FIG. 4 in a relative output. 図４と同様の発電ユニットにおいて、太陽電池セルの真上位置に立設されたホモジナイザの下端面には薄膜（撥水膜）を設けた試料について、加速環境試験を行った結果を相対出力で示す図である。In the same power generation unit as in FIG. 4, the result of the accelerated environment test on the sample provided with a thin film (water-repellent film) on the lower end surface of the homogenizer standing directly above the solar battery cell in relative output. FIG. 図４と同様に構成した発電ユニット試料において、ホモジナイザを構成するガラスの材質の影響を調べるためにそのホモジナイザに用いられた４種のガラスの組成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the composition of four types of glass used in the homogenizer in order to investigate the influence of the material of the glass constituting the homogenizer in the power generation unit sample configured similarly to FIG. 4. 図９に示す４種類のガラスで構成されたホモジナイザを備えた発電ユニット試料について、氷結サイクルテストを行った結果を、ホモジナイザの表面に対する目視評価で示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the freezing cycle test about the electric power generation unit sample provided with the homogenizer comprised with four types of glass shown in FIG. 9 by the visual evaluation with respect to the surface of a homogenizer. 異なる表面粗さのガラスで構成されたホモジナイザを備えた発電ユニット試料を用いて太陽光発電を行ったときの発電出力を相対値で示す図である。It is a figure which shows the electric power generation output when performing solar power generation using the electric power generation unit sample provided with the homogenizer comprised with the glass of different surface roughness by a relative value. 本発明の他の実施例の発電ユニットの構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the electric power generation unit of the other Example of this invention. 本発明の他の実施例の発電ユニットの構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the electric power generation unit of the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０：集光型太陽光発電装置
２８：集光レンズ（一次光学系）
３４：太陽電池セル
４０：発電ユニット
５０：ホモジナイザ（柱状光学ガラス部材）
５４：薄膜（撥水膜）
６２：透明樹脂
６４：封止樹脂
６６：コート層
10: Concentrating solar power generation device 28: Condensing lens (primary optical system)
34: Solar cell 40: Power generation unit 50: Homogenizer (columnar optical glass member)
54: Thin film (water repellent film)
62: Transparent resin 64: Sealing resin 66: Coat layer

Claims (10)

太陽光を集光するための一次光学系と、太陽電池セルと、下端面が該太陽電池セルに対向するように該太陽電池セルの真上位置に立設され、該一次光学系により集光された太陽光を該太陽電池セルへ導くためのナトリウム含有ガラス製の柱状光学部材と、該柱状光学部材およびその下端面に対向する前記太陽電池セルを覆う封止樹脂とを有する形式の集光型太陽光発電ユニットであって、
前記封止樹脂は、１０重量％以上のフッ素化シリコーン樹脂を含むことを特徴とする集光型太陽光発電ユニット。 A primary optical system for concentrating sunlight, a solar battery cell, and a lower end surface of the primary optical system so as to face the solar battery cell. Concentration of a type having a columnar optical member made of sodium-containing glass for guiding the emitted sunlight to the solar cell, and a sealing resin covering the columnar optical member and the solar cell facing the lower end surface thereof Type photovoltaic power generation unit,
The concentrating solar power generation unit, wherein the sealing resin contains 10% by weight or more of a fluorinated silicone resin. 太陽光を集光するための一次光学系と、太陽電池セルと、下端面が該太陽電池セルに対向するように該太陽電池セルの真上位置に立設され、該一次光学系により集光された太陽光を該太陽電池セルへ導くためのナトリウム含有ガラス製の柱状光学部材と、該柱状光学部材およびその下端面に対向する前記太陽電池セルを覆う封止樹脂とを有する形式の集光型太陽光発電ユニットであって、
前記封止樹脂の表面または下面には、シランカップリング末端基を有するフッ素樹脂から成るコート層が重ねて設けられていることを特徴とする集光型太陽光発電ユニット。 A primary optical system for concentrating sunlight, a solar battery cell, and a lower end surface of the primary optical system so as to face the solar battery cell. Concentration of a type having a columnar optical member made of sodium-containing glass for guiding the emitted sunlight to the solar cell, and a sealing resin covering the columnar optical member and the solar cell facing the lower end surface thereof Type photovoltaic power generation unit,
A concentrating solar power generation unit, wherein a coating layer made of a fluororesin having a silane coupling end group is provided on a surface or a lower surface of the sealing resin. 太陽光を集光するための一次光学系と、太陽電池セルと、下端面が該太陽電池セルに対向するように該太陽電池セルの真上位置に立設され、該一次光学系により集光された太陽光を該太陽電池セルへ導くためのナトリウム含有ガラス製の柱状光学部材と、該柱状光学部材およびその下端面に対向する前記太陽電池セルを覆う封止樹脂とを有する形式の集光型太陽光発電ユニットであって、
前記柱状光学部材の下端面にはフッ素樹脂製の薄膜が設けられ、
前記柱状光学部材は、ほう珪酸塩ガラス製であることを特徴とする集光型太陽光発電ユニット。 A primary optical system for concentrating sunlight, a solar battery cell, and a lower end surface of the primary optical system so as to face the solar battery cell. Concentration of a type having a columnar optical member made of sodium-containing glass for guiding the emitted sunlight to the solar cell, and a sealing resin covering the columnar optical member and the solar cell facing the lower end surface thereof Type photovoltaic power generation unit,
A fluororesin thin film is provided on the lower end surface of the columnar optical member ,
The columnar optical member is made of borosilicate glass, and is a concentrating solar power generation unit. 前記封止樹脂は、５０（ｇ／ｍ２・２４ｈ）以下の透湿度を備えたものである請求項１または２の集光型太陽光発電ユニット。 The concentrating solar power generation unit according to claim 1 or 2 , wherein the sealing resin has a moisture permeability of 50 (g / m 2 · 24h) or less. 前記柱状光学部材の下端面と前記太陽電池セルとの間には透明樹脂が介在させられており、
前記封止樹脂は、フィラーを含む非透明着色シリコーン樹脂から成ることを特徴とする請求項１、２、４のいずれか１の集光型太陽光発電ユニット。 Transparent resin is interposed between the lower end surface of the columnar optical member and the solar battery cell,
The sealing resin is any one of the concentrating solar power generation unit according to claim 1, 2, 4, characterized in that it consists of non-transparent colored silicone resin containing a filler. 前記柱状光学部材は、ほう珪酸塩ガラス製であることを特徴とする請求項１、２，４乃至５のいずれか１の集光型太陽光発電ユニット。 The columnar optical member according to claim 1, any one of the concentrating solar power generation unit of 2,4 to 5, characterized in that boric is silicate glass. 前記柱状光学部材を構成するほう珪酸塩ガラスは、ＳｉＯ２：６７〜７５重量％、Ｎａ２Ｏ：４〜８重量％、Ｂ２Ｏ３：９〜１５重量％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜４．０重量％、Ｋ２Ｏ：１．０〜１２重量％、ＢａＯ：０〜４重量％、ＭｇＯ：０〜３重量％、ＣａＯ：０〜２重量％、ＺｒＯ２：０〜３重量％、Ｓｂ２Ｏ３：０．０２〜０．４重量％を含むガラス組成から成るものであることを特徴とする請求項３または６の集光型太陽光発電ユニット。 The borosilicate glass constituting the columnar optical member is SiO 2 : 67 to 75% by weight, Na 2 O: 4 to 8% by weight, B 2 O 3 : 9 to 15% by weight, Al 2 O 3 : 0. 5 to 4.0 wt%, K 2 O: 1.0~12 wt%, BaO: 0 to 4 wt%, MgO: 0 to 3 wt%, CaO: 0 to 2 wt%, ZrO 2: 0~3 7. The concentrating solar power generation unit according to claim 3 , wherein the concentrating solar power generation unit is made of a glass composition containing wt%, Sb 2 O 3 : 0.02 to 0.4 wt%. 前記柱状光学部材を構成するナトリウム含有ガラスは、１０ｎｍ以下の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１の集光型太陽光発電ユニット。 The concentrating solar power generation according to any one of claims 1 to 7, wherein the sodium-containing glass constituting the columnar optical member has a surface roughness Ra (arithmetic average roughness) of 10 nm or less. unit. 前記柱状光学部材の受光面には、反射防止膜が固着されるとともに、その反射防止膜の上にはフッ素樹脂製の薄膜が固着されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１の集光型太陽光発電ユニット。 9. The antireflection film is fixed to the light receiving surface of the columnar optical member, and a fluororesin thin film is fixed on the antireflection film. 1 concentrating solar power generation unit. 請求項６乃至９のいずれか１の集光型太陽光発電ユニットの柱状光学ガラス部材。 The columnar optical glass member of the concentrating solar power generation unit according to any one of claims 6 to 9.
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