JP5013684B2 - Condensing lens, condensing lens structure, concentrating solar power generation device, and manufacturing method of condensing lens structure - Google Patents
Condensing lens, condensing lens structure, concentrating solar power generation device, and manufacturing method of condensing lens structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP5013684B2 JP5013684B2 JP2005167527A JP2005167527A JP5013684B2 JP 5013684 B2 JP5013684 B2 JP 5013684B2 JP 2005167527 A JP2005167527 A JP 2005167527A JP 2005167527 A JP2005167527 A JP 2005167527A JP 5013684 B2 JP5013684 B2 JP 5013684B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- condensing lens
- region
- planar
- translucent substrate
- condensing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Description
本発明は、集光レンズ、集光レンズ構造体、集光レンズを用いた集光型太陽光発電装置、および集光レンズ構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a condensing lens, a condensing lens structure, a concentrating solar power generation apparatus using the condensing lens, and a method of manufacturing the condensing lens structure.
太陽エネルギを電力に変換する太陽光発電装置が実用化されているが、低コスト化を実現し、光電変換効率(発電効率)をさらに改善して大電力を得るために、集光レンズで集光した太陽光を集光レンズの受光面積より小さい太陽電池素子に照射して電力を取り出すタイプの集光型太陽光発電装置が実用化されている。 Photovoltaic power generation devices that convert solar energy into electric power have been put into practical use. However, in order to achieve low costs and further improve photoelectric conversion efficiency (power generation efficiency) to obtain high power, it is collected by a condensing lens. A concentrating solar power generation apparatus of a type that takes out electric power by irradiating solar light that is smaller than the light receiving area of a condensing lens with sunlight is put into practical use.
集光型太陽光発電装置は、太陽光を集光レンズで集光することから、太陽電池素子としては、光学系で集光された太陽光を受光できる小さい受光面積を備えれば良い。つまり、集光レンズの受光面積より小さいサイズの太陽電池素子で良いことから、太陽電池素子のサイズを縮小することができ、太陽光発電装置において最も高価な構成物である太陽電池素子の占有量(使用量)を減らすことによりコストを低減することが可能となる。このような利点から、集光型太陽光発電装置は、広大な面積を利用して発電することが可能な地域などで、電力供給用に利用されつつある。 Since the concentrating solar power generation device condenses sunlight with a condensing lens, the solar cell element only needs to have a small light receiving area capable of receiving sunlight condensed by the optical system. That is, since the solar cell element having a size smaller than the light receiving area of the condensing lens may be used, the size of the solar cell element can be reduced, and the amount of the solar cell element that is the most expensive component in the solar power generation device It is possible to reduce the cost by reducing (amount of use). Due to such advantages, the concentrating solar power generation apparatus is being used for power supply in an area where power can be generated using a large area.
図13は、従来例としての集光型太陽光発電装置を説明する説明図であり、(A)は太陽光の入射面から見た概要を示す平面図であり、(B)は(A)の矢符B−Bでの断面を示す断面図である。 FIG. 13 is an explanatory view for explaining a concentrating solar power generation device as a conventional example, in which (A) is a plan view showing an overview viewed from an incident surface of sunlight, and (B) is (A). It is sectional drawing which shows the cross section in the arrow BB of.
従来例(例えば特許文献1参照。)としての集光型太陽光発電装置100は、一端面が開口するケース101、一次光学系として機能すべくケース101の開口に嵌め付けられた非結像系フレネルレンズ102、ケース101の底部に設けられた座板103、非結像系フレネルレンズ102の集光位置であるケース101の底面すなわち座板103の上に設置された太陽電池素子104、二次光学系として機能する筒型反射鏡105を備えている。
A concentrating solar
集光型太陽光発電装置100は、太陽光Lsを集光するために太陽電池素子104に対応して筒型反射鏡105が必要であること、非結像系フレネルレンズ102を保持するためにケース101に非結像系フレネルレンズ102のそれぞれに対応する枠部を形成する必要があることなど光学系が複雑になり製造工程が煩雑になるなどの問題がある。
The concentrating solar
また、ケース101の枠部で非結像系フレネルレンズ102を保持することから、ケースの大きさに限界があり、大面積の集光が可能な集光型太陽光発電装置100とすることは困難であるという問題がある。
In addition, since the non-imaging Fresnel
また、ケース101の枠部で非結像系フレネルレンズ102を保持することから、枠部形状の精度を上げる必要があること、枠部毎に集光位置への位置合わせが必要になるなど位置合わせが困難で製造工程が煩雑になり、また高精度の位置合わせが困難であるという問題がある。
In addition, since the non-imaging Fresnel
また、反射筒などの2次光学系を利用すると、太陽電池素子104に到達する太陽光は必ず反射筒などを通過するため、反射筒自体の透過率や反射による光損失を生じるという問題がある。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、平面状の第1面に対して傾斜する傾斜面を有する突起領域と第1面に平行な平面領域とを第2面に備えた集光レンズ、また、このような集光レンズを透光性基板で保持する集光レンズ構造体とすることにより、集光領域(太陽電池素子の受光領域)全面で偏りがなくかつ確実な集光が可能で集光効率を向上することができる集光レンズ、集光レンズ構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the second surface includes a protruding region having an inclined surface inclined with respect to the planar first surface and a planar region parallel to the first surface. By using a condensing lens or a condensing lens structure that holds such a condensing lens with a translucent substrate, there is no bias in the entire condensing region (light-receiving region of the solar cell element) and reliable concentrating. An object of the present invention is to provide a condenser lens, a condenser lens structure, and a method for manufacturing the condenser lens that can emit light and can improve the light collection efficiency.
また、本発明は、集光レンズの平面領域を利用して集光レンズと集光領域との位置合わせを行うことにより、簡単な光学系で高精度の位置合わせが容易にできることから製造工程を簡略化でき、集光効率を向上することができる集光レンズ構造体およびその製造方法を提供することを他の目的とする。 In addition, the present invention makes it possible to easily perform high-precision alignment with a simple optical system by aligning the condensing lens and the condensing region by using the planar region of the condensing lens. It is another object of the present invention to provide a condensing lens structure that can be simplified and improve condensing efficiency, and a method for manufacturing the same.
また、本発明は、上述した集光レンズ構造体を用いた集光型太陽光発電装置とすることにより、集光レンズと太陽電池素子の受光領域(集光領域)との間で高精度の位置合わせが容易にできることから製造工程を簡略化でき、集光効率を向上することができ、また、高い発電効率を実現できる集光型太陽光発電装置を提供することを他の目的とする。 In addition, the present invention is a concentrating solar power generation apparatus using the above-described condensing lens structure, so that high accuracy can be achieved between the condensing lens and the light receiving region (condensing region) of the solar cell element. Another object is to provide a concentrating solar power generation apparatus capable of simplifying the manufacturing process, improving the light collection efficiency, and realizing high power generation efficiency because the alignment can be easily performed.
本発明に係る集光レンズは、平面状の第1面と、該第1面に対して傾斜する傾斜面を有する突起が形成され前記第1面に対向する第2面とを有する集光レンズであって、前記第2面は、前記第1面に平行な平面を有する平面領域と、該平面領域の周囲に同心円状に前記突起を有する突起領域とを備え、前記突起のピッチに対して、前記突起の傾斜角を連続する複数の突起毎に変更するピッチである傾斜変更ピッチを有し、前記突起が有する突起高さは、端から中央に向かって前記傾斜変更ピッチ毎に小さくされていることを特徴とする。 A condensing lens according to the present invention includes a flat first surface and a second surface that is formed with a protrusion having an inclined surface that is inclined with respect to the first surface and faces the first surface. The second surface includes a planar region having a plane parallel to the first surface, and a projection region having the projections concentrically around the planar region, the pitch of the projections The protrusion has an inclination change pitch which is a pitch for changing the inclination angle of each of the plurality of continuous protrusions, and the protrusion height of the protrusion is decreased from the end toward the center for each inclination change pitch. It is characterized by being.
本発明に係る集光レンズ構造体は、平面状の第1面および該第1面に対して傾斜する傾斜面を有する突起が形成され前記第1面に対向する第2面を有する集光レンズと、該集光レンズを複数固定して保持する透光性基板とを備える集光レンズ構造体であって、前記第2面は、前記第1面に平行な平面を有する平面領域と、該平面領域の周囲に同心円状に前記突起を有する突起領域とを備え、前記突起のピッチに対して、前記突起の傾斜角を連続する複数の突起毎に変更するピッチである傾斜変更ピッチを有し、前記突起が有する突起高さは、端から中央に向かって前記傾斜変更ピッチ毎に小さくされてあり、前記透光性基板と前記第1面との間に、前記平面領域に対応して前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する平面領域固定部と、前記突起領域の周縁部に対応して前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する周縁固定部とが形成してあることを特徴とする。 The condensing lens structure according to the present invention includes a condensing lens having a planar first surface and a second surface opposed to the first surface, the protrusion having an inclined surface inclined with respect to the first surface. And a translucent substrate for fixing and holding a plurality of the condensing lenses, wherein the second surface has a plane region having a plane parallel to the first surface, and A projection region having the projections concentrically around a planar region, and having an inclination change pitch that is a pitch for changing the inclination angle of the projection for each of a plurality of continuous projections with respect to the pitch of the projection. The protrusion height of the protrusion is reduced from the end toward the center for each inclination change pitch, and between the translucent substrate and the first surface, corresponding to the planar area, A planar area fixing part for fixing the translucent substrate and the condenser lens; Characterized in that the peripheral fixing portion corresponding to the peripheral portion of the projection area to fix the said condensing lens and said light-transmissive substrate is formed.
好ましくは、前記平面領域固定部および前記周縁固定部は、両面接着テープで形成してあることを特徴とする。 Preferably, the planar area fixing part and the peripheral edge fixing part are formed of a double-sided adhesive tape.
好ましくは、前記透光性基板と前記第1面との間に接着剤を充填した充填部が形成してあることを特徴とする。 Preferably, a filling portion filled with an adhesive is formed between the translucent substrate and the first surface.
本発明に係る集光型太陽光発電装置は、集光レンズおよび該集光レンズを複数固定して保持する透光性基板を備える集光レンズ構造体と、前記集光レンズに対応して配置された太陽電池素子とを備える集光型太陽光発電装置であって、前記集光レンズ構造体は、本発明に係る集光レンズ構造体であり、前記平面領域は正対する前記太陽電池素子の受光領域を囲む径の円で画定してあることを特徴とする。また、前記傾斜面の前記第1面に対する傾斜角および該傾斜角を変更するピッチとしての傾斜変更ピッチは、前記太陽電池素子の短絡電流を決定する波長領域の光を前記受光領域に集光するように設定してあることを特徴とする。
A concentrating solar power generation device according to the present invention includes a condensing lens structure including a condensing lens and a translucent substrate that holds and fixes a plurality of the condensing lenses, and is disposed corresponding to the condensing lens. a concentrating solar power generation apparatus and a solar cell element which is, the condenser lens structure, Ri condenser lens structure der according to the present invention, the planar region directly facing the solar cell element characterized tare Rukoto defining a circle of diameter that surrounds the light receiving area of. In addition, the inclination angle of the inclined surface with respect to the first surface and the inclination change pitch as a pitch for changing the inclination angle concentrate light in a wavelength region that determines a short-circuit current of the solar cell element in the light receiving region. It is set as follows.
本発明に係る集光レンズ構造体の製造方法は、平面状の第1面および該第1面に対して傾斜する傾斜面を有する突起が形成され前記第1面に対向する第2面を有する集光レンズと、該集光レンズを複数固定して保持する透光性基板とを備え、前記第2面は、前記第1面に平行な平面を有する平面領域と、該平面領域の周囲に同心円状に前記突起を有する突起領域とを備え、前記突起のピッチに対して、前記突起の傾斜角を連続する複数の突起毎に変更するピッチである傾斜変更ピッチを有し、前記突起が有する突起高さは、端から中央に向かって前記傾斜変更ピッチ毎に小さくされてあり、前記透光性基板と前記第1面との間に、前記平面領域に対応して前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する平面領域固定部と、前記突起領域の周縁部に対応して前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する周縁固定部とが形成された集光レンズ構造体の製造方法であって、前記平面領域の位置を決める平面位置決め具および前記透光性基板の端部の位置を決める基板端位置決め具を設けた位置決め治具台の前記平面位置決め具に前記平面領域を嵌合して位置合わせする工程と、前記第1面上の前記平面領域に対応する位置に前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する前記平面領域固定部を形成する工程と、前記第1面上の前記突起領域の周縁部に対応する位置に前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する前記周縁固定部を形成する工程と、前記透光性基板の端部を前記基板端位置決め具に当接して前記透光性基板を前記平面領域固定部および前記周縁固定部に接合する工程と、前記透光性基板と前記集光レンズとの間に接着剤を充填する工程とを備えることを特徴とする。また、前記透光性基板と前記集光レンズとの間へ前記接着剤を充填する前記工程は、前記透光性基板と前記集光レンズとの間の空気を排気した後に実施されることを特徴とする。 The method for manufacturing a condensing lens structure according to the present invention includes a planar first surface and a second surface that is formed with a protrusion having an inclined surface that is inclined with respect to the first surface and faces the first surface. A condensing lens and a translucent substrate that holds the condensing lens in a fixed manner, and the second surface includes a planar region having a plane parallel to the first surface, and a periphery of the planar region. A projection region having the projections concentrically, and having an inclination change pitch that is a pitch for changing the inclination angle of the projection for each of a plurality of continuous projections with respect to the pitch of the projection, and the projection has The height of the protrusion is reduced from the end toward the center for each inclination change pitch, and between the translucent substrate and the first surface, the translucent substrate corresponds to the planar area. A flat area fixing portion for fixing the condenser lens, and a peripheral edge of the protruding area Corresponding to the light-transmitting substrate and a peripheral edge fixing part for fixing the condenser lens, and a planar positioning tool for determining the position of the planar region, Fitting and aligning the planar region with the planar positioning tool of a positioning jig base provided with a substrate edge positioning tool that determines the position of the end of the translucent substrate; and the plane on the first surface Forming the planar area fixing portion for fixing the translucent substrate and the condensing lens at a position corresponding to the area, and the transparent area at a position corresponding to a peripheral edge of the protruding area on the first surface. A step of forming the peripheral edge fixing portion for fixing the optical substrate and the condensing lens; and an end portion of the translucent substrate in contact with the substrate end positioning tool to fix the translucent substrate to the planar region Joining the portion and the peripheral edge fixing portion; Characterized in that it comprises a step of filling an adhesive between the KiToruhikari substrate and the condensing lens. Further, the step of filling the adhesive between the translucent substrate and the condensing lens is performed after exhausting air between the translucent substrate and the condensing lens. Features.
本発明に係る集光レンズによれば、平面領域を受光領域に正対して配置することから平面領域に垂直に入射する太陽光は受光領域にそのまま垂直に入射し、突起領域に入射した太陽光は傾斜面により屈折して受光領域に集光される。したがって、平面領域に入射した光は集光レンズによる色収差が無く、太陽電池素子の受光面における光強度分布のばらつきを低減し、発電効率を向上することができる。 According to the condensing lens according to the present invention, since the planar region is arranged directly opposite the light receiving region, sunlight incident perpendicularly to the planar region is incident directly on the light receiving region and sunlight incident on the projection region. Is refracted by the inclined surface and condensed on the light receiving region. Therefore, the light incident on the planar region is free from chromatic aberration due to the condensing lens, and variation in the light intensity distribution on the light receiving surface of the solar cell element can be reduced, and the power generation efficiency can be improved.
本発明に係る集光レンズ構造体およびその製造方法によれば、平面領域と突起領域との境界を用いて集光レンズと透光性基板(集光領域)との位置合わせを行うことから、高精度の位置合わせを容易に行うことが可能となり、製造工程を簡略化することができるという効果を奏する。また、透光性基板により集光レンズの機械的強度を補強することができるので集光に必要な所定の形状の集光レンズとすることができ、所望の集光特性を有し、大面積での集光が可能な集光レンズ構造体を提供することができるという効果を奏する。 According to the condensing lens structure and the manufacturing method thereof according to the present invention, the alignment between the condensing lens and the translucent substrate (condensing region) is performed using the boundary between the planar region and the protruding region. High-precision alignment can be easily performed, and the manufacturing process can be simplified. Moreover, since the mechanical strength of the condensing lens can be reinforced by the translucent substrate, the condensing lens having a predetermined shape necessary for condensing can be obtained, and it has a desired condensing characteristic and has a large area. There is an effect that it is possible to provide a condensing lens structure capable of condensing light.
本発明に係る集光型太陽光発電装置によれば、本発明に係る集光レンズ構造体を用いることから、製造工程が簡単で、集光特性が良く、また、発電効率および信頼性の高い集光型太陽光発電装置を提供することができるという効果を奏する。 According to the concentrating solar power generation apparatus according to the present invention, since the condensing lens structure according to the present invention is used, the manufacturing process is simple, the condensing characteristics are good, and the power generation efficiency and the reliability are high. There exists an effect that a concentrating solar power generation device can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電装置の要部の配置関係を部分的に示す分解斜視図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view partially showing an arrangement relationship of main parts of a concentrating solar power generation device according to an embodiment of the present invention.
本実施の形態の集光型太陽光発電装置10は、太陽電池素子1、レシーバ2に接着された太陽電池素子1を実装してある実装板3、実装板3を覆って太陽光Lsから実装板3を遮光するフレーム底部4、フレーム底部4の対向する2辺の端部から垂直方向に延長して相対して立設配置されたフレーム側部5、フレーム底部4に対向してフレーム側部5の上端に対応して配置され太陽電池素子1の受光領域(集光領域)に太陽光Lsを集光する集光レンズ7、集光レンズ7を保持、固定(固着)してフレーム側部5の上端に装着される透光性基板6を備える。透光性基板6および集光レンズ7は集光レンズ構造体8を構成する。
The concentrating solar
機能に対応した構成部材で構成することにより部品点数を少なくしてあることから、組み立てが容易で、小型・軽量化が可能となり、機械的強度の大きい集光型太陽光発電装置10とすることができる。
Since the number of parts is reduced by configuring the structural members corresponding to the functions, the assembly is easy, the size and weight can be reduced, and the concentrating solar
実装板3には、レシーバ2に搭載された太陽電池素子1が例えば5個づつ2列に計10個配置してある。太陽電池素子1(受光領域)は、集光レンズ7の集光位置(集光領域)に対応して配置される。実装板3は、太陽電池素子1、レシーバ2を10個単位として収納する空間を確保する窪みを持つ皿状に形成され、周縁にはフレーム底部4へ取り付けるための鍔3aが形成してある。実装板3は、放熱性、軽量化などを考慮して例えばアルミニウムで形成してある。
For example, a total of ten
集光レンズ7は、10個の太陽電池素子1のそれぞれに対応するように5個づつ2列に計10枚が透光性基板6に配置、固定され、レンズアレイを構成してある。集光レンズ7は加工性、透光性などを考慮して例えばPMMA(アクリル樹脂)で形成され、成形性やコストを考慮して、フレネルレンズとしてある。
A total of 10
集光レンズ7は、平面状の第1面7fが透光性基板6に固定され、第2面7sがフレーム底部4に対向するように配置してある(図7参照)。第2面7sは、第1面7fに平行な平面を有する平面領域7sfと、第1面7fに対して傾斜する傾斜面を有する突起7pが形成された突起領域7spとを備えている(図7参照)。
The condensing
透光性基板6は、透光性、強度、耐環境性などを考慮して例えばガラスで形成してあり、集光型太陽光発電装置10が設置される周囲環境からの風雨の影響を防止することができる。集光レンズ7は、透光性を有する適宜の接着剤などで透光性基板6に接着固定(保持)され、集光レンズ構造体8を構成している(図10参照)。
The
集光レンズ7は、太陽電池素子1の受光領域に集光するように光学的距離(焦点距離に基づいて規定される)を調整してあることから、集光レンズ7により集光された太陽光Lsは、太陽電池素子1の周囲では極めて大きなエネルギとなる。また、太陽光Lsを追尾する構成とした場合に、集光された太陽光Lsに太陽電池素子1が常に正対する関係を維持できるとは限らず、さらに、異常事態の発生によって追尾装置が停止する事態も想定される。つまり、集光した太陽光Lsが、太陽電池素子1の受光領域ではなく、実装板3の周囲部材に照射される恐れがあり、そのような場合、照射部分が焼損などにより損傷する恐れがある。
Since the condensing
したがって、フレーム底部4は、集光された太陽光Lsによる損傷の発生を防止するように太陽光Lsを遮光する構造としてあり、太陽電池素子1の受光領域以外には太陽光Lsが影響しないように構成してある。また、遮光機能に併せて太陽電池素子1での受光を可能にするため、集光した太陽光Lsを透過させて太陽電池素子1の受光領域に照射する透過穴4aを太陽電池素子1の受光領域に対向させるように位置合わせして設けてある。
Therefore, the
つまり、実装板3に実装された10個の太陽電池素子1のそれぞれに対応して透過穴4aが穿設してあり、透過穴4aの位置を、太陽電池素素子1の位置および集光レンズ7の集光位置と整合させることが発電効率を確保するために極めて重要である。また、フレーム底部4は、透過穴4aの作用を確実に実現するために、実装板3と近接してフレーム側部5の底部に連接して配置される。
That is, the
集光型太陽光発電装置10の機械的強度を確保、向上するため、また、生産性を向上するために、フレーム底部4およびフレーム側部5は連続成形により一体として形成することが好ましい。したがって、フレーム底部4およびフレーム側部5は、例えば鉄板、鋼板などの金属板をロールフォーミング加工することにより一体に形成されフレーム11を構成してある。
In order to ensure and improve the mechanical strength of the concentrating solar
フレーム底部4をフレーム側部5と一体に形成することにより、フレーム底部4として別部材を用いる必要がなく生産性を向上することができる。また、フレーム底部4(透過穴4a)の位置がフレーム側部5と一体に画定できることから、実装板3(太陽電池素子1)と集光レンズ構造体8(集光レンズ7)との位置合わせを精度良く行うことができる。
By forming the frame
フレーム側部5の上端には、集光レンズ構造体8(透光性基板6)を支持するための鍔5aがロールフォーミング加工時に一体に形成してあり、集光レンズ7の位置決めを確実に行うことが可能となる。つまり、フレーム側部5およびフレーム底部4で構成されるフレーム11を基準位置(基本形状)として、実装板3と透光性基板6(集光レンズ7)との位置合わせを正確に行うことができ、正確な集光を可能にすることができる。
A
実装板3は、フレーム底部4に装着され、フレーム底部4と共に10個の太陽電池素子1を収納し、外部環境から保護する保護空間を形成する。フレーム底部4には、実装板3を装着するためにフレーム側部5の上端側に凸とされた台形部4bがロールフォーミング加工時に一体に形成してある。
The mounting
集光レンズ7を固定する透光性基板6は、フレーム側部5の上端(鍔5a)に装着される。また、集光レンズ7を通過した太陽光Lsが太陽電池素子1の受光領域に集光するように集光レンズ7を配置する必要があることから、フレーム側部5の高さは、集光レンズ7の焦点距離を考慮して、太陽電池素子1と集光レンズ7との間に必要な光学的距離(最大電力の発電とするのに必要な距離)を画定するように設定してある。
The
つまり、フレーム側部5の高さは、太陽電池素子1と太陽光Lsとを正対状態とした場合に、集光レンズ7に入射した太陽光Lsが、フレーム底部4の透過穴4aを通過してレシーバ2上に搭載された太陽電池素子1の受光領域全域に確実に集光して照射されるように設定してある。なお、正対とは光軸方向が揃う関係をいう。
In other words, the height of the
フレーム側部5の長手方向には、(図示しない隣接する集光型太陽光発電装置の)フレーム側部5を相互に嵌合できる嵌合溝5bがロールフォーミング加工時に一体に形成してある。嵌合溝5bを嵌合させて、長手方向と交差する短手方向にフレーム側部5を複数連結して、さらに発電容量の大きい集光型太陽光発電装置を構成することができる。嵌合溝5bは、フレーム側部5を相互に嵌合することから、複数連結した場合でも機械的強度の大きいフレーム11を維持することが可能となる。
In the longitudinal direction of the
実装板3および透光性基板6は、フレーム側部5(フレーム11)の長手方向に対して複数に分割して装着される。この構成により、集光型太陽光発電装置10を大型化するためにフレーム11の長手方向の長さを長くした状態でも、組み立ての容易性を確保できることから生産性を向上でき、また、保守点検、補修などを容易に行うことが可能となる。
The mounting
また、長手方向でフレーム11の長さに対して実装板3および透光性基板6を短くすることにより、フレーム11に対する太陽電池素子1、集光レンズ7の位置合わせは、フレーム底部4(透過穴4a)、フレーム側部5に対して狭い範囲(分割した範囲)で行えば良くなることから、正確な位置合わせを行うことが可能となる。
Further, by shortening the mounting
実装板3、フレーム11、透光性基板6は、それぞれ異なる素材で構成される場合、それぞれの熱膨張率が異なるので、長さが長くなるほど熱膨張の影響が大きくなり、温度変化による位置ずれにより集光された太陽光Lsが太陽電池素子1に照射されなくなる恐れがある。しかし、実装板3および透光性基板6を分割して短くすることにより、短い長さ(狭い範囲)での熱膨張を考慮すれば良いこととなるので、熱膨張の影響を低減することが可能となる。
When the mounting
フレーム側部5の短手方向の側壁は、対向するフレーム側部5の間を差し渡す板材によって覆うが、フレーム11内の温度上昇を防止するために通気可能な状態で覆われる。すなわち、フレーム側部5の短手方向の側壁は、塵芥の進入を防ぎながら通気を確保できる通気孔或いは網材を一部に形成した板材で覆われる。
The side wall in the short direction of the
図2は、本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電装置の長手方向での側面から見た要部の配置関係を透視的に示す概略側面図である。図3は、図2の矢符A−Aでの断面概要を示す拡大断面図である。 FIG. 2 is a schematic side view transparently showing an arrangement relationship of main parts viewed from the side surface in the longitudinal direction of the concentrating solar power generation device according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a cross-sectional outline at the arrow AA in FIG. 2.
フレーム11(フレーム底部4、フレーム側部5)は、ロールフォーミング加工で連続的に曲げ加工して形成した母材を、集光型太陽光発電装置10に適した長さとし、例えば長手方向に約3m程度に切断して形成してある。
The frame 11 (the frame
フレーム底部4の背面、フレーム側部5の上端には、長手方向で複数(例えば3個)に分割され約1m程度の長さとされた実装板3、透光性基板6がそれぞれ配置され、固定(装着)してある。例えば、透光性基板6の長さは約1m程度であることから、長手方向で5個の配列とされた集光レンズ7は約200mm角程度となる。したがって、短手方向でフレーム底部4、透光性基板6の幅は約400mm程度となる。また、実装板3の幅は、300mm程度としてある。実装板3、透光性基板6は、複数に分割してあることから、分割数に応じて熱膨張の影響を低減することができる。
A mounting
透光性基板6の表面から入射して集光レンズ7を透過した太陽光Lsは、集光されてフレーム底部4の透過穴4aを通過して実装板3に実装された太陽電池素子1に照射される。
The sunlight Ls incident from the surface of the
実装板3は、フレーム側部5の下端に連接するフレーム底部4(台形部4b)の背面に鍔3aを当接して装着してある。実装板3は、実装板3の1長辺に対応する鍔3aの中心部で位置決めされ、適宜の固定部材(不図示)で強く固定され、その他の位置の鍔3aは固定部材で適宜係止(緩く固定)される。中心部で位置決め固定することにより、熱膨張による位置ずれを例えば端部で位置決めした場合に比較して半減することが可能となる。また、実装板3の4辺の全体を同じ強度で固定する場合には熱膨張による反りなどの影響が大きくなるが中心部のみを強く固定し、他の位置を係止状態として緩く固定することにより反り(撓み)などの発生を防止することができ、熱膨張の影響を低減することができる。
The mounting
つまり、長さが約1mの鍔3a(実装板3)の中心部で位置決め固定することにより、熱膨張による位置ずれの影響が生じる範囲を半分の約0.5mに抑えることが可能となる。なお、固定に際して中心部には分離した2つの固定点を設けることにより、実装板3の回転による位置ずれが生じないようにしてある。2つの固定点は、図示しないが、後述する透光性基板6の位置決めを行う2つの基板枠位置合わせ部6bと同様に配置することで同様の効果を生じる(図11、図12参照)。
That is, by positioning and fixing at the center of the
透光性基板6は、集光レンズ7を貼り付けた面をフレーム底部4に対向させ、貼り付けた集光レンズ7の端部と透光性基板6の端部との間に基板枠部6aを構成する。実装板3と同様に、基板枠部6aの1長辺に対応する中心部に基板枠位置合わせ部6bとして形成した貫通穴により鍔5aに形成してある鍔突起部5cに対して位置決め固定される(図11、図12参照)。透光性基板6の場合も実装板3と同様の作用効果を熱膨張に対して生じることから位置ずれを抑制することができる。
The
なお、透光性基板6の鍔5aへの装着、固定は透光性基板6の周囲を巡る形状にした適宜の固定部材(不図示)を用いて基板枠部6aを鍔5aに圧着することにより行うことができる。また、隣接する透光性基板6相互間では、相互間を差し渡す形状の固定部材(不図示)により固定すれば良い。
The
実装板3および透光性基板6の位置決め、固定は、共通(同一)のフレーム11(フレーム底部4の透過穴4a、フレーム側部5の上端の鍔5a)に対して同一の精度で行うこととなるから、集光型太陽光発電装置10全体として位置決め精度を向上することができ、太陽光の利用効率を確実に向上することができる。
The mounting
集光レンズ7は、成型時の加工性を考慮して、太陽電池素子1それぞれに対応して約200mm角のサイズで形成され、フレネルレンズ状の金型に例えばアクリル樹脂を射出注入するなどして一面が平板なフレネルレンズとして成型してある。フレネルレンズとすることにより、大面積の集光レンズ7で小面積の太陽電池素子1へ集光する場合にも集光レンズ7を薄型化することが可能となる。薄型化により、軽量、安価で、保持も容易なものとすることが可能となる。
The condensing
集光レンズ7は、太陽電池素子1毎に個別に成型する代わりに、複数の太陽電池素子1に対応するように複数のフレネルレンズを一体に成型して構成することも可能である。また、薄型化した集光レンズ7を透光性基板6に貼り合わせて強度および平面性を確保できることから、集光特性の良いレンズ形状とすることが可能となる。
The condensing
図4は、本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電装置に搭載された太陽電池素子のレシーバでの配置状態を示す平面図である。 FIG. 4 is a plan view showing an arrangement state of the solar cell elements mounted on the concentrating solar power generation device according to the embodiment of the present invention at the receiver.
本実施の形態では、太陽電池素子1は、GaAs系の化合物半導体を用いて公知の半導体製造プロセスによりPN接合、電極などを形成してウエファから受光領域7mm角のチップに加工されている。太陽電池素子1は、約60mm角の銅製のレシーバ2に裏面電極によって電気的、機械的に接続、接着(搭載)されている。レシーバ2の対角位置のコーナー部に基準穴2pが高精度に穿設され、この基準穴2pを基準に太陽電池素子1が位置決めされ接着される。
In the present embodiment, the
太陽電池素子1と並列にバイパスダイオードDiが接続してあり、太陽光Lsの遮光などにより太陽電池素子1が抵抗として動作する場合に隣接する太陽電池素子1への電流経路を構成して、特定の太陽電池素子1が発電機能を果たさない場合でも集光型太陽光発電装置10全体として発電機能を維持できる構成としてある。
When a bypass diode Di is connected in parallel with the
レシーバ2の表面は、電気的接続が必要となる太陽電池素子1の基板電極およびバイパスダイオードDiの基板電極が接続される領域、基板電極接続部2bの領域で露出してあり、他の表面領域は絶縁性レジスト2iで被覆してある。絶縁性レジスト2iの表面の一部に出力取り出しのための電極となる表面電極接続部2tが適宜の薄板状の導体で形成してある。
The surface of the
太陽電池素子1の対向するチップ両端部に形成された表面電極は、ワイヤWsを介して表面電極接続部2tにワイヤボンディングしてあり、基板電極接続部2bとの間で出力を取り出すことができる。また、バイパスダイオードDiの表面電極は、ワイヤWdを介して表面電極接続部2tにワイヤボンディングしてあり、バイパス動作を行うことができる。
The surface electrodes formed on the opposite ends of the chip of the
表面電極接続部2t、基板電極接続部2bに対して隣接する太陽電池素子1との接続を行うための導電リード2cがそれぞれ接続してあり、導電リード2cを用いて太陽電池素子1を直列あるいは並列に接続することにより大容量の発電が可能となる。
Conductive leads 2c for connecting the adjacent
図5は、本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電装置に搭載された太陽電池素子の実装状態および透過穴の配置状態を示す説明図であり、(A)は側面から見た状態を透視的に示す側面透視図であり、(B)は集光レンズの側から遮光板(透過穴)を見た平面図である。 FIG. 5 is an explanatory view showing a mounting state of solar cell elements and an arrangement state of transmission holes mounted on the concentrating solar power generation device according to the embodiment of the present invention, and (A) is viewed from the side. It is a side perspective view which shows a state transparently, (B) is the top view which looked at the light-shielding plate (transmission hole) from the condensing lens side.
レシーバ2の露出表面に半田接合された太陽電池素子1およびバイパスダイオードDiは、封止ダム2sdにより周囲(平面状周囲)を囲まれ、封止樹脂2srで樹脂封止される。封止樹脂2srの表面に封止ガラス2sgを配置することにより(フレーム底部4側の表面での)樹脂封止2srの耐湿性を向上することができる。封止ダム2sdは例えば白色などのシリコーン樹脂、封止樹脂2srは例えば透光性の大きいシリコーン樹脂で形成する。
レシーバ2は銅製であることから、集光された太陽光Lsが照射されることによって極めて高温になる太陽電池素子1に対して放熱手段として機能する。太陽電池素子1を搭載したレシーバ2は、アルミニウム製の実装板3に絶縁熱伝導シート3iを介して接着され、絶縁状態を維持しながら太陽電池素子1の熱を実装板3から大気に放熱する。
Since the
レシーバ2と実装板3の相互間の位置決め、固定は、レシーバ2に設けられた基準穴2pに対して、実装板3に正確に位置合わせした受穴3pを形成し、基準穴2pおよび受穴3pに絶縁被覆されたリベット2rを挿通して固定することにより精度良く行うことができる。
Positioning and fixing between the
透過穴4aの形状およびサイズは、集光レンズ7に平行光線で入射した太陽光Lsについて、集光レンズ7で屈折して生じる太陽電池素子1の感度波長光における短波長領域の太陽光Lsaが太陽電池素子1の離れたエッジ側に、太陽電池素子1の感度波長光における長波長領域の太陽光Lsbが太陽電池素子1の近い側のエッジにそれぞれ届く範囲を照射するように開口することが好ましい。受光領域7mm角の太陽電池素子1、焦点距離(太陽電池素子1の受光領域に平面状に集光する距離:光学的距離)300mmの集光レンズ7に対して、長さb=13mm角の開口を設けてある。なお、フレーム底部4と実装板3との間隔を適宜調整しておくことは言うまでもない。
The shape and size of the
また、透過穴4aの形状はb=13mm角のサイズに打ち抜きすることもできるが、透過穴4aの周縁を絞り加工して実装板3の側に折り曲げた屈曲部4cを形成し、斜めから透過して太陽電池素子1以外の部分を照射する恐れのある太陽光(Lsd)を遮断する機能(角度)を持たせて形成することが好ましい。
Although the shape of the
さらに、屈曲部4cの集光レンズ7側の表面(入射側表面)4sを鏡面加工することにより、屈曲部4cに照射された太陽光Lsを太陽電池素子1側に反射させて入射効率を高めることができる。
Further, the surface (incident side surface) 4s on the
図6は、本発明の実施の形態に係る集光レンズ構造体の平面図である。図7は、図6の集光レンズ構造体の拡大概略断面図であり、集光レンズ構造体の平面中心から矢符Aまでの一部概略断面を示す。なお、図面の見易さを考慮して透光性基板6に1個の集光レンズ7(図面の見易さを考慮してハッチングは省略してある。)のみを固定した状態として示す。また、図7は図上縦方向を適宜拡大して示してある。
FIG. 6 is a plan view of the condensing lens structure according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is an enlarged schematic cross-sectional view of the condensing lens structure of FIG. 6 and shows a partial schematic cross-section from the center of the condensing lens structure to the arrow A. It is noted that only one condenser lens 7 (hatching is omitted in consideration of the visibility of the drawing) is fixed to the
透光性基板6は集光レンズ7の平面状の第1面7fを固定して集光レンズ構造体8を構成している。集光レンズ7は、第1面7fおよび第1面に対向する第2面7sを有する。第2面7sには第1面7fに対して傾斜する傾斜面を有する突起7pがピッチppで同心円状に複数形成され、集光領域(受光領域)(不図示)への集光が可能なフレネルレンズとしてある。
The
突起7pは、成型時の加工性を考慮してピッチppを0.5mmとし、傾斜面と垂直面で形成される三角波形状(突起高さh、第1平面7f(平面領域7sf)に対する傾斜角θ)としてある。傾斜面と垂直面で構成される突起7pが同心円状に形成してあることから、金型に樹脂を注入硬化してフレネルレンズを成型する場合、金型からストレスなしに成型品を離脱することが容易となり、精度の高いフレネルレンズとすることができる。
The
第2面7sは、第1面7fに平行な平面を有する平面領域7sfと突起7pを有する突起領域7spとを備える。平面領域7sfと突起領域7spとの境界7bは、平面領域7sfと突起7pの段差で画定され、段差は平面領域7sfの平面と突起7pの垂直面で画定される。境界7b(の段差)を用いることにより、平面領域7sfを集光領域に精度良く位置合わせすることが可能となる(図8ないし図10参照)。
The
透光性基板6と集光レンズ7(第1面7f)の間には、平面領域7sfに対応して透光性基板6と集光レンズ7とを固定する平面領域固定部8aが形成してあり、平面領域7sfの位置を確実に固定することができる。また同様に、突起領域7spの周縁部に対応して透光性基板6と集光レンズ7を固定する周縁固定部8bが形成してあり、大面積の集光レンズ7を確実に透光性基板6に固定することができる。また、透光性基板6と集光レンズ7との間の空気層を除去して充填する充填部8cが形成してある。
Between the
突起領域7spは、連続する4個の突起7pが同じ傾斜角θで形成してある。連続する4個の突起7pを同じ傾斜角θとして構成し、傾斜角θを変更するピッチとしての傾斜変更ピッチphは2mmとした。つまり、太陽光Ls中の各波長の光は各々、傾斜変更ピッチphに対応して2mmの幅で同様に屈折することになる。
In the projection region 7sp, four
例えば200mm角の集光レンズ7の場合、角部断面の端の突起7pは第1平面7fに対する傾斜角θcは36度で、突起高さhcは約0.4mmである(なお、突起高さhcは同心円の最外周に位置することから最も高い突起7pとなる)。また、同心円の中心を通り辺に直交する方向で最外周4個の突起7pの傾斜角θは29.73度、その内側4個の突起7pの傾斜角θは29度で形成してある(不図示)。また、平面領域7sfに隣接する4個の突起7pの傾斜角θaは4.71度で、突起高さhaは約0.1mmである。
For example, in the case of the 200 mm
このように突起7pの厚み(突起高さh)はレンズ端からレンズ中央に向かって小さくなる。また、レンズ中央の平面領域7sfは、太陽電池素子1の受光領域7mm角を内側に囲む大きさの径を有する円として画定することから、直径10mmの円となる。集光レンズ構造体8を太陽光Lsに正対させた場合、平面領域7sfに垂直に入射した太陽光Lsは集光レンズによる色収差が無く、太陽電池素子1の受光領域にそのまま入射することとなり、光強度分布のばらつきを低減できるので発電効率を向上することができる。
Thus, the thickness of the
本実施の形態では、太陽電池素子1は、3接合型であることから、チップの深さ方向で各接合に対応して幅広い波長帯(紫外〜青〜緑〜赤〜赤外)の光に対して光起電力を生じる。本実施の形態による太陽電池素子1の短絡電流は、標準的な太陽光放射(AM1.5)を受光したときに、感度波長光における短波長領域に受光感度をもつセル(太陽電池素子1を構成する3層に積層された素子の1つ)の短絡電流によって制限されている。したがって、前記短波長領域の光を、他の波長領域の光に比較して、より適切に集光することによって、太陽電池素子1の出力が向上する。集光レンズ7による屈折方向は光の波長により異なることから、太陽電池素子1の感度波長光における短波長領域(紫外〜赤)の波長を太陽電池素子1に効率よく受光させるべく波長400nmの紫外線が、集光レンズ7(突起7p)に対して対角の位置(離れた側)となる太陽光発電素子1(受光領域)の端辺側に集光(屈折)されるように突起7pの傾斜角θを決めてある。
In the present embodiment, since
また、4個(2mmの幅)の突起7pを同じ傾斜角θに形成するが、同じ傾斜角θの突起7pを並べすぎると上記短波長領域の光が太陽電池素子1(受光領域)外にはみ出る割合が大きくなることから、受光領域7mm角の太陽電池素子1に対しては2mm程度の幅(傾斜変更ピッチph)にするのが効果的であった。この構成により焦点の絞込みが緩和され、受光領域全面でより均等な受光が可能となり発電効率をさらに大きくすることができる。
In addition, four
つまり、突起7pの傾斜角θおよび傾斜角θを変更するピッチである傾斜変更ピッチphは、短波長領域の光(換言すれば、他の波長領域の光に比較して、太陽電池素子1の短絡電流を制限し、より支配的に決定している波長領域の光)が有効に受光領域に向けて屈折(集光)するように設定してある。したがって、短波長領域の光に対する集光効率が向上し、光電変換効率(発電効率)を向上することが可能となる。
That is, the inclination angle θ of the
本実施例では出力電流に対する寄与が大きい短波長領域の光を効率よく受光領域に集光し、且つ、その他の波長の光も一定割合以上、受光領域に集光するように光学設計することで全体として効率よく発電を行うことが可能になる。本実施例は太陽電池素子の特性の一例であり、出力電流に対する寄与が大きい波長を優先的に集光することが好ましい。 In this embodiment, the optical design is such that light in the short wavelength region, which greatly contributes to the output current, is efficiently condensed in the light receiving region, and light of other wavelengths is condensed in the light receiving region at a certain ratio or more. As a whole, power generation can be performed efficiently. This example is an example of the characteristics of the solar cell element, and it is preferable to preferentially collect wavelengths that have a large contribution to the output current.
図8ないし図10は、本発明の実施の形態に係る集光レンズ構造体の製造方法(製造工程)を説明する断面図である。 8 to 10 are cross-sectional views illustrating a manufacturing method (manufacturing process) of the condensing lens structure according to the embodiment of the present invention.
位置決め治具台15には、太陽電池素子1(受光領域)の位置に対応して配置すべき平面領域7sf(集光レンズ7)の位置を決める平面位置決め具15aが形成してある。位置決め治具台15は、例えばアルミニウム基板で形成してあり、平面位置決め具15aはアルミニウム基板に例えば平面領域7sfの径(段差部分つまり平面領域7sfに隣接する突起7pの垂直面)に内接する径を有するピンを立設して構成してある。位置決め治具台15には、さらに集光レンズ7を並置して整列できるように集光レンズ7の回転を防止するレンズ回転防止具15bが設けてある。レンズ回転防止具15bは、平面位置決め具15aと同様にピンを立設して構成してある。
The
境界7bを用いて集光レンズ7の平面領域7sfを平面位置決め具15aに嵌合することにより高精度に集光レンズ7(平面領域7sf)の位置決めを行うことができる。図8では、集光レンズ7を2個並置する場合を示してあり、図上左側は位置決めを終了した状態を、右側は位置決めをする前の状態を示す。
By fitting the planar area 7sf of the
平面位置決め具15aの高さは、最外周の突起高さhc(0.4mm)と同等とすることが集光レンズ7の平坦度を向上するために好ましい。平面位置決め具15aの先端は境界7b、つまり平面領域7sfと隣接する突起7pとの間の段差(平面領域7sfの平面と突起7pの垂直面で画定される突起高さha(0.1mm))で嵌合される。平面領域7sfと突起7pとの段差は、垂直面で構成されることから、位置決めの際に水平方向でのずれが生じないことから精度良く位置決めすることができる。
The height of the
位置決め治具台15にはさらに平面領域7sfの位置に対応して透光性基板6の端部の位置を決める基板端位置決め具15cが形成してある。基板端位置決め具15cはアルミニウム基板に例えばピンを立設して構成してある。
The positioning jig table 15 is further provided with a substrate
図8の右側の集光レンズ7を矢符方向に移動して位置合わせをした後、集光レンズ7の第1面7fに平面領域7sfに対応させて平面領域固定部8aを形成し、また、突起領域7spの周縁部に対応させて周縁固定部8bを形成する(図9参照)。平面領域固定部8aおよび周縁固定部8bはいずれを先に形成しても良く、また同時に形成することも可能である。平面領域固定部8aおよび周縁固定部8bは例えば透光性の高い両面接着テープを用いることにより、容易に形成することが可能となり、作業性を向上することができる。
After the
平面領域固定部8aおよび周縁固定部8bを形成した後、透光性基板6を図9の矢符方向に移動し集光レンズ7に接合(仮止め)する。この際、基板端位置決め具15cに透光性基板6の端部を当接することにより精度良く透光性基板6の位置合わせを行うことができる。
After the planar
透光性基板6の位置合わせにより、受光領域(太陽電池素子1)の中心と平面領域7sf(集光レンズ7)を精度良く位置合わせした状態で集光レンズ7を透光性基板6に位置合わせすることとなる。したがって、集光レンズ7の端部と透光性基板6の端部との間で透光性基板6が有する基板枠部6aに設けてある基板枠位置合わせ部6bの位置合わせを精度良く行うことができる。
By aligning the
平面領域固定部8aおよび周縁固定部8bを介して集光レンズ7と透光性基板6とを接合した後、集光レンズ7と透光性基板6との間の空気層の空気を排気した後、その空間に透光性および流動性の大きい接着剤を充填し、常温もしくはベークにより接着剤を硬化して充填部8cを形成する(図10参照)。充填部8cにより、集光レンズ7と透光性基板6とは相互に全面で固定され、機械的強度が大きく、所望の光学特性を備えた集光レンズ構造体8となる。なお、接着剤としては透光性・耐候性の良い接着剤、たとえばメタクリル酸メチルとアクリルモノマー等を含むアクリル樹脂系の接着剤もしくはシリコーン樹脂接着剤などが好ましい。
After condensing the
充填部8c中の空気層は除去されていることから、透光性基板6の集光レンズ7に対向する面、集光レンズ7の第1面7fにおける屈折率差が小さくなり反射によるロスを低減することができる。
Since the air layer in the filling
図11は、本発明の実施の形態に係る集光レンズ構造体を位置決め治具台を用いて位置合わせした平面視状態を示す平面図である。 FIG. 11 is a plan view showing a plan view state in which the condensing lens structure according to the embodiment of the present invention is aligned using a positioning jig base.
位置決め治具台15に配置された平面位置決め具15aに対して集光レンズ7の平面領域7sfが位置合わせされ、嵌合される。平面領域7sfは円状であることから位置合わせ後に平面位置決め具15aを中心にして回転することがないように集光レンズ7の端部に接する適宜の位置にレンズ回転防止具15bが配置してある。レンズ回転防止具15bは、1個の平面位置決め具15aに対して2箇所設けることにより確実に回転を防止することができる。平面位置決め具15aは、実装板3に搭載された太陽電池素子1(フレーム底部4の透過穴4a)に対応して、計10箇所に配置してあり、計10枚の集光レンズ7を有するレンズアレイを構成できる。
The planar region 7sf of the
位置決めされた集光レンズ7(レンズアレイ)の上に透光性基板6が重畳して配置され、透光性基板6と集光レンズ7は接合されて集光レンズ構造体8を構成する。なお、透光性基板6の端部は基板端位置決め具15cに当接して位置決めされ、また、基板枠部6aには端部から所定の位置に位置決めされた基板枠位置合わせ部6bが形成してある。したがって、基板枠位置合わせ部6bを平面領域7sf(平面位置決め具15a)に対して位置決めすることができる。
The
なお、基板枠位置合わせ部6bは透光性基板6(基板枠部6a)の長手方向の中心部に2箇所形成してあり、基板枠位置合わせ部6bに対応させてフレーム側部5の上端の鍔5aに形成した鍔突起部5c(図12参照)に位置決め固定することにより、太陽電池素子1(透過穴4a)に対して精度良く位置合わせすることができ、また、実装板3の場合と同様に熱膨張による位置ずれの影響を透光性基板6の長手方向で長さ(約1m)の半分の約0.5mに抑えることが可能となる。
The substrate
図12は、本発明の実施の形態に係る集光レンズ構造体を太陽電池素子(フレーム側部)に位置合わせする状態を説明する部分断面図である。 FIG. 12 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which the condensing lens structure according to the embodiment of the present invention is aligned with the solar cell element (frame side portion).
透光性基板6(基板枠部6a)の長手方向の中心部に対応させてフレーム側部5の上端の鍔5aに突起状の鍔突起部5cが形成してある。鍔突起部5cは、太陽電池素子1(透過穴4a)に対して集光レンズ7を位置合わせするように基板枠部6aに基板枠位置合わせ部6bとして形成された貫通穴の位置に対応させて形成してある。
A protrusion-
したがって、透光性基板6を矢符方向に移動して基板枠位置合わせ部6bを鍔突起部5cに嵌合すれば位置合わせ、位置決めを行うことができる。その後、鍔5aと透光性基板6を適宜の固定部材(不図示)により固定する。なお、鍔突起部5c、基板枠位置合わせ部6bの形状は上述した例に限らず、その他の形状であっても良いことは言うまでもない。例えば、基板枠位置合わせ部6bが貫通穴の場合、鍔5cにも同様に貫通穴を形成し、双方の貫通穴を固定部材としてのボルトなどで締めつけて固定することも可能である。
Therefore, if the translucent board |
1 太陽電池素子
2 レシーバ
3 実装板
3a 鍔
4 フレーム底部
4a 透過穴
4b 台形部
5 フレーム側部
5a 鍔
5b 嵌合溝
5c 鍔突起部
6 透光性基板
6a 基板枠部
6b 基板枠位置合わせ部
7 集光レンズ
7b 境界
7f 第1面
7p 突起
7s 第2面
7sf 平面領域
7sp 突起領域
8 集光レンズ構造体
8a 平面領域固定部
8b 周縁固定部
8c 充填部
10 集光型太陽光発電装置
11 フレーム
15 位置決め治具台
15a 平面位置決め具
15b レンズ回転防止具
15c 基板端位置決め具
h 突起高さ
Ls 太陽光
ph 傾斜変更ピッチ
pp ピッチ
θ 傾斜角
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第2面は、前記第1面に平行な平面を有する平面領域と、該平面領域の周囲に同心円状に前記突起を有する突起領域とを備え、前記突起のピッチに対して、前記突起の傾斜角を連続する複数の突起毎に変更するピッチである傾斜変更ピッチを有し、前記突起が有する突起高さは、端から中央に向かって前記傾斜変更ピッチ毎に小さくされていること
を特徴とする集光レンズ。 A condensing lens having a planar first surface and a second surface formed with a protrusion having an inclined surface inclined with respect to the first surface and facing the first surface,
The second surface includes a planar region having a plane parallel to the first surface, and a projection region having the projections concentrically around the planar region, and the projection of the projections with respect to the pitch of the projections. It has an inclination change pitch that is a pitch for changing the inclination angle for each of a plurality of continuous protrusions, and the protrusion height of the protrusion is decreased from the end toward the center for each inclination change pitch. A condensing lens.
前記第2面は、前記第1面に平行な平面を有する平面領域と、該平面領域の周囲に同心円状に前記突起を有する突起領域とを備え、前記突起のピッチに対して、前記突起の傾斜角を連続する複数の突起毎に変更するピッチである傾斜変更ピッチを有し、前記突起が有する突起高さは、端から中央に向かって前記傾斜変更ピッチ毎に小さくされてあり、
前記透光性基板と前記第1面との間に、前記平面領域に対応して前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する平面領域固定部と、前記突起領域の周縁部に対応して前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する周縁固定部とが形成してあることを特徴とする集光レンズ構造体。 A condensing lens having a planar first surface and a protrusion having an inclined surface inclined with respect to the first surface and having a second surface facing the first surface, and a plurality of the condensing lenses are fixed. A condensing lens structure comprising a translucent substrate to hold,
The second surface includes a planar region having a plane parallel to the first surface, and a projection region having the projections concentrically around the planar region, and the projection of the projections with respect to the pitch of the projections. An inclination change pitch that is a pitch for changing the inclination angle for each of a plurality of continuous protrusions, and the protrusion height of the protrusion is reduced from the end toward the center for each inclination change pitch,
A flat area fixing portion for fixing the translucent substrate and the condenser lens corresponding to the flat area between the translucent substrate and the first surface, and a peripheral edge of the protruding area A condensing lens structure characterized in that a peripheral edge fixing portion for fixing the translucent substrate and the condensing lens is formed.
前記集光レンズ構造体は、請求項2から請求項4までのいずれか一つに記載の集光レンズ構造体であり、前記平面領域は正対する前記太陽電池素子の受光領域を囲む径の円で画定してあることを特徴とする集光型太陽光発電装置。 Condensing solar light comprising a condensing lens structure including a condensing lens and a translucent substrate that holds and fixes a plurality of condensing lenses, and a solar cell element disposed corresponding to the condensing lens A power generator,
The said condensing lens structure is a condensing lens structure as described in any one of Claim 2-4 , The said planar area | region is a circle | round | yen of the diameter surrounding the light-receiving area | region of the said solar cell element which opposes A concentrating solar power generation device defined by
前記平面領域の位置を決める平面位置決め具および前記透光性基板の端部の位置を決める基板端位置決め具を設けた位置決め治具台の前記平面位置決め具に前記平面領域を嵌合して位置合わせする工程と、
前記第1面上の前記平面領域に対応する位置に前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する前記平面領域固定部を形成する工程と、
前記第1面上の前記突起領域の周縁部に対応する位置に前記透光性基板と前記集光レンズとを固定する前記周縁固定部を形成する工程と、
前記透光性基板の端部を前記基板端位置決め具に当接して前記透光性基板を前記平面領域固定部および前記周縁固定部に接合する工程と、
前記透光性基板と前記集光レンズとの間に接着剤を充填する工程と
を備えることを特徴とする集光レンズ構造体の製造方法。 A condensing lens having a planar first surface and a protrusion having an inclined surface inclined with respect to the first surface and having a second surface facing the first surface, and a plurality of the condensing lenses are fixed. and a light-transmitting substrate that holds, the second surface comprises a planar region having a plane parallel to the first surface, the periphery of the flat surface area and a projection area having the projecting concentrically, wherein An inclination change pitch that is a pitch for changing the inclination angle of the protrusion for each of a plurality of continuous protrusions with respect to the protrusion pitch, and the protrusion height of the protrusion is changed from the end toward the center. A planar region fixing portion that is reduced for each pitch, and that fixes the light transmitting substrate and the condenser lens corresponding to the planar region between the light transmitting substrate and the first surface; The translucent substrate and the condensing lens corresponding to the peripheral edge of the protruding region A method of manufacturing a fixed to the peripheral fixing portion and is formed converging lens structure to,
The planar region is fitted and aligned with the planar positioning tool of a positioning jig base provided with a planar positioning tool that determines the position of the planar region and a substrate end positioning tool that determines the position of the end portion of the translucent substrate. And a process of
Forming the planar region fixing portion that fixes the translucent substrate and the condenser lens at a position corresponding to the planar region on the first surface;
Forming the peripheral edge fixing portion for fixing the translucent substrate and the condenser lens at a position corresponding to the peripheral edge portion of the protruding region on the first surface;
Contacting the end of the translucent substrate with the substrate end positioning tool and joining the translucent substrate to the planar region fixing portion and the peripheral edge fixing portion;
And a step of filling an adhesive between the translucent substrate and the condensing lens. A method for producing a condensing lens structure.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005167527A JP5013684B2 (en) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Condensing lens, condensing lens structure, concentrating solar power generation device, and manufacturing method of condensing lens structure |
US11/921,465 US8237044B2 (en) | 2005-06-07 | 2006-06-07 | Concentrating solar power generation unit, concentrating solar power generation apparatus, concetrating lens, concentrating lens structure, and method of manufacturing concentrating lens structure |
AU2006256136A AU2006256136B8 (en) | 2005-06-07 | 2006-06-07 | Concentrating solar power generation unit, concentrating solar power generation apparatus, concentrating lens, concentrating lens structure, and method for manufacturing concentrating lens structure |
PCT/JP2006/311403 WO2006132265A1 (en) | 2005-06-07 | 2006-06-07 | Condensing photovoltaic power generation unit and condensing photovoltaic power generation system, and condensing lens, condensing lens structure, and production method of condensing lens structure |
EP06757110A EP1895597A1 (en) | 2005-06-07 | 2006-06-07 | Condensing photovoltaic power generation unit and condensing photovoltaic power generation system, and condensing lens, condensing lens structure, and production method of condensing lens structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005167527A JP5013684B2 (en) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Condensing lens, condensing lens structure, concentrating solar power generation device, and manufacturing method of condensing lens structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006343435A JP2006343435A (en) | 2006-12-21 |
JP5013684B2 true JP5013684B2 (en) | 2012-08-29 |
Family
ID=37640458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005167527A Expired - Fee Related JP5013684B2 (en) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Condensing lens, condensing lens structure, concentrating solar power generation device, and manufacturing method of condensing lens structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5013684B2 (en) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5153447B2 (en) * | 2008-05-09 | 2013-02-27 | シャープ株式会社 | Concentrating solar power generation unit and concentrating solar power generation device |
JP5685186B2 (en) * | 2009-05-29 | 2015-03-18 | 株式会社クラレ | Design method of optical sheet for collecting sunlight |
TWM378397U (en) | 2009-11-03 | 2010-04-11 | Arima Ecoenergy Technologies Corp | Fresnel lens structure for solar energy electric power generator |
JP2011215284A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Pacific Speed Ltd | Method of manufacturing optical lens module, and structure of the optical lens module |
JP5650474B2 (en) * | 2010-09-13 | 2015-01-07 | 株式会社クラレ | Manufacturing method of Fresnel lens sheet |
WO2014010571A1 (en) | 2012-07-09 | 2014-01-16 | 株式会社クラレ | Optical element and concentrated photovoltaic device |
JP6028564B2 (en) * | 2012-12-27 | 2016-11-16 | 住友電気工業株式会社 | Concentrating solar power generation module and manufacturing method thereof |
JP2014228602A (en) * | 2013-05-20 | 2014-12-08 | 株式会社フジクラ | Optical device |
CN105848888B (en) * | 2014-01-06 | 2018-04-10 | 株式会社可乐丽 | The manufacture method of glass baseplate layered product, the manufacture method of optical element, optical element and light condensing solar energy power generation device |
JP6351459B2 (en) | 2014-09-22 | 2018-07-04 | 株式会社東芝 | Solar cell module |
JP6512057B2 (en) | 2015-10-05 | 2019-05-15 | 住友電気工業株式会社 | Box for concentrating solar power generation apparatus and concentrating solar power generation apparatus using the same |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6407859B1 (en) * | 1999-01-13 | 2002-06-18 | 3M Innovative Properties Company | Fresnel lens for projection screen |
JP2003174183A (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Daido Steel Co Ltd | Light condensation type photovoltaic generation device |
JP2004214491A (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Yasunori Tanji | Accumulating device of solar energy, photoelectric energy converting device and thermoelectric energy converting device |
-
2005
- 2005-06-07 JP JP2005167527A patent/JP5013684B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006343435A (en) | 2006-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5013684B2 (en) | Condensing lens, condensing lens structure, concentrating solar power generation device, and manufacturing method of condensing lens structure | |
WO2006132265A1 (en) | Condensing photovoltaic power generation unit and condensing photovoltaic power generation system, and condensing lens, condensing lens structure, and production method of condensing lens structure | |
JP4732015B2 (en) | Concentrating solar power generation unit and concentrating solar power generation device | |
AU2007303511B2 (en) | Solar cell, concentrating solar power generation module, concentrating solar power generation unit, method of manufacturing solar cell, and solar cell manufacturing apparatus | |
US6399874B1 (en) | Solar energy module and fresnel lens for use in same | |
US9464783B2 (en) | Concentrated photovoltaic panel | |
WO2009125722A1 (en) | Optical member for light concentration and concentrator photovoltaic module | |
WO2009157304A1 (en) | Solar cell, photoconcentration-type photovoltaic module, and method for manufacturing solar cell | |
AU2002248314A1 (en) | Solar energy module | |
JP2006332113A (en) | Concentrating solar power generation module and solar power generator | |
US7868244B2 (en) | Solar CPV cell module and method of safely assembling, installing, and/or maintaining the same | |
JP2009272567A (en) | Solar cell, light collection type solar power generating module and method for manufacturing solar cell | |
WO2010027083A1 (en) | Solar cells, concentrating solar generator modules, and solar cell manufacturing method | |
WO2011058941A1 (en) | Photovoltaic conversion device, package for accommodating photovoltaic conversion element, and photovoltaic conversion module | |
WO2012160994A1 (en) | Concentrator solar cell and method for manufacturing same | |
JP2014010251A (en) | Secondary lens, solar-cell mounting body, condensing type photovoltaic power generation system and condensing type photovoltaic power generation module | |
KR200459976Y1 (en) | Cover of panel for focusing of solar cell | |
JP4693793B2 (en) | Solar cell, concentrating solar power generation module, concentrating solar power generation unit, and solar cell manufacturing method | |
JP2014063779A (en) | Solar cell for concentrating solar photovoltaic power generating device | |
US20090255566A1 (en) | Solar cell modules | |
KR101357200B1 (en) | Thin concentrator photovoltaic module | |
US20120206826A1 (en) | Light-collecting device and light-collecting method thereof | |
KR101437909B1 (en) | Secondary optical element having facility protecting carrier and concentrating photovoltaic module including the same | |
KR20110067644A (en) | Lens assembly and soalr cell module comprising the same | |
JP2014072291A (en) | Solar cell for light condensing solar power generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070822 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100105 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100308 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20100308 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110317 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20110328 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20110422 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120605 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150615 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |