JP5029103B2 - Solar power plant - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電装置に関する。 The present invention relates to a solar power generation device.
従来、太陽光を用いた発電装置において、上面外方向に凸部を形成してなる上面板と、発電セルを配設した底面基板との間に、所定の空間を形成し、この空間内に冷却媒体を充填可能としたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の太陽光発電装置では、所定の空間内に冷却媒体を充填してレンズ機能を持たせ、このレンズ機能により光の焦点を発電セルに合わせている。これにより、発電セルを冷却すると共に、レンズ機能により集光することで発電効率の向上を図っている。また、この太陽光発電装置では、所定の空間内への冷却媒体の供給を停止することで、レンズ機能を停止させている。
太陽光発電装置において、光による発電を行う発電モード、及び光を透過させる透過モードの切換が可能な太陽光発電装置が求められている。 In a solar power generation device, a solar power generation device capable of switching between a power generation mode in which power is generated by light and a transmission mode in which light is transmitted is required.
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、簡素な構造で、発電モード及び透過モードの切換が可能な太陽光発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a solar power generation device capable of switching between a power generation mode and a transmission mode with a simple structure.
本発明による太陽光発電装置は、光を集光して発電する発電モードと、光を背面側に透過させる透過モードとを切換可能なパネル構造体を有する太陽光発電装置であって、パネル構造体は、透過した光の焦点距離を可変する可変焦点レンズと、可変焦点レンズによって集光された光により発電する太陽電池素子と、を備えることを特徴としている。 A photovoltaic power generation apparatus according to the present invention is a photovoltaic power generation apparatus having a panel structure capable of switching between a power generation mode for condensing light to generate power and a transmission mode for transmitting light to the back side. The body includes a variable focus lens that changes a focal length of the transmitted light, and a solar cell element that generates electric power by the light collected by the variable focus lens.
このような太陽光発電装置によれば、可変焦点レンズにより焦点距離を調節することで、光を集光して発電する発電モードと、パネル構造体の背面側に光を透過させる透過モードとを切り換えることができる。発電モードでは、光の焦点を太陽電池素子に合わせて発電効率を向上させ、透過モードでは、光の焦点距離を無限遠とすることで、光をパネル構造体の背面側へ透過させる。これにより、構造を簡素とし、発電モードと透過モードとの切換を容易に行うことができる。 According to such a solar power generation device, by adjusting the focal length by the variable focus lens, a power generation mode for collecting light and generating power, and a transmission mode for transmitting light to the back side of the panel structure body are provided. Can be switched. In the power generation mode, the light is focused on the solar cell element to improve the power generation efficiency. In the transmission mode, the light is transmitted to the back side of the panel structure by setting the focal length of the light to infinity. Thereby, the structure can be simplified and switching between the power generation mode and the transmission mode can be easily performed.
また、本発明による太陽光発電装置は、光を集光して発電する発電モードと、光を背面側に透過させる透過モードとを切換可能なパネル構造体を有する太陽光発電装置であって、パネル構造体は、透過した光を集光する集光レンズと、集光レンズの背面側に配置されて集光レンズによって集光された光を透過させて平行光に変換する平行光変換レンズと、集光レンズと平行光変換レンズとの間の光路上に配置されて集光レンズによって集光された光により発電する太陽電池素子と、太陽電池素子の位置を可変とする位置可変機構と、を備えることを特徴としている。 Further, the photovoltaic power generation apparatus according to the present invention is a photovoltaic power generation apparatus having a panel structure that can switch between a power generation mode for collecting light to generate power and a transmission mode for transmitting light to the back side, The panel structure includes a condensing lens that condenses the transmitted light, a parallel light conversion lens that is disposed on the back side of the condensing lens, transmits the light collected by the condensing lens, and converts it into parallel light. A solar cell element that is arranged on the optical path between the condensing lens and the parallel light conversion lens and generates power by the light collected by the condensing lens, and a position variable mechanism that makes the position of the solar cell element variable, It is characterized by having.
このような太陽光発電装置によれば、太陽電池素子の位置を可変とする位置可変機構により太陽電池素子の位置を変更することで、光を集光して発電する発電モードと、パネル構造体の背面側に光を透過させる透過モードとを切り換えることができる。発電モードでは、太陽電池素子を集光レンズと平行光変換レンズとの間の光路上に配置して、発電を行い、透過モードでは、太陽電池素子を集光レンズと平行光変換レンズとの間の光路上から外すことで、集光レンズによって集光された光を平行光変換レンズにより平行光に変換して、光をパネル構造体の背面側へ透過させる。これにより、構造を簡素とし、発電モードと透過モードとの切換を容易に行うことができる。 According to such a solar power generation device, a power generation mode that collects light to generate power by changing the position of the solar cell element by a position variable mechanism that varies the position of the solar cell element, and the panel structure It is possible to switch between a transmission mode for transmitting light to the back side of the display. In the power generation mode, the solar cell element is disposed on the optical path between the condenser lens and the parallel light conversion lens to generate power. In the transmission mode, the solar cell element is disposed between the condenser lens and the parallel light conversion lens. The light collected by the condenser lens is converted into parallel light by the parallel light conversion lens, and the light is transmitted to the back side of the panel structure. Thereby, the structure can be simplified and switching between the power generation mode and the transmission mode can be easily performed.
本発明の太陽光発電装置によれば、簡素な構造で、光を集光して発電する発電モード及び光を背面側に透過させる透過モードの切換が可能な太陽光発電装置を提供することができる。 According to the photovoltaic power generation apparatus of the present invention, it is possible to provide a photovoltaic power generation apparatus capable of switching between a power generation mode for condensing light to generate power and a transmission mode for transmitting light to the back side with a simple structure. it can.
以下、本発明による太陽光発電装置の好適な第1実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図1は、本発明の第1実施形態に係る太陽光発電装置の平面図、図2は、図1に示す太陽光発電装置の発電モードにおける断面図、図3は、図1に示す太陽光発電装置の透過モードにおける断面図である。 Hereinafter, a preferred first embodiment of a solar power generation device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. 1 is a plan view of a photovoltaic power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the photovoltaic power generation apparatus shown in FIG. 1 in a power generation mode, and FIG. 3 is sunlight shown in FIG. It is sectional drawing in the permeation | transmission mode of an electric power generating apparatus.
図1〜図3に示す太陽光発電装置10は、例えば、窓パネルやルーフパネルとして採用されるものであり、集光された太陽光Sにより発電する発電モードと、太陽光Sを背面側(裏面側)に透過させる透過モードとを切換可能なパネル構造体12を有するものである。
The solar
このパネル構造体12は、透過した光の焦点を可変する可変焦点レンズ14と、この可変焦点レンズ14の背面側に配置され、可変焦点レンズ14によって集光された光により発電する太陽電池素子16とを備えている。本実施形態のパネル構造体12は、複数(例えば、6個)の可変焦点レンズ14及び太陽電池素子16を備えている。太陽電池素子16の表面積は、可変焦点レンズ14の表面積に比して小さくされている。
The
可変焦点レンズ14は、レンズの位置関係を動かすことなく透過した光の焦点距離を変化させるものである。可変焦点レンズ14は、弾性を有する透明なフッ素樹脂フィルム内に透明なシリコンオイルを封入したものであり、内部のシリコンオイルの注入、吸引により、可変焦点レンズ14の形状を変化させて、焦点を可変とする。発電モードでは、図2に示すように、シリコンオイルを注入して、可変焦点レンズ14の厚さを増加させる。透過モードでは、図3に示すように、シリコンオイルを吸引して、可変焦点レンズ14の厚さを減少させる。
The
また、可変焦点レンズとして、例えば、可変形状液体レンズ、可変屈折率レンズ、液晶レンズ、可変曲率ミラーレンズ等が挙げられる。可変形状液体レンズは、透明な液体やゲル状物質を用い、外圧または内圧を加えてレンズ形状を変化させ、焦点距離を制御するものである。 Examples of the variable focus lens include a variable shape liquid lens, a variable refractive index lens, a liquid crystal lens, and a variable curvature mirror lens. The deformable liquid lens uses a transparent liquid or a gel-like substance, applies an external pressure or an internal pressure, changes the lens shape, and controls the focal length.
太陽光発電装置10は、図示していないが、可変焦点レンズ14による焦点距離を制御する電子制御ユニットと、この電子制御ユニットによって制御され、可変焦点レンズ14の厚さを変化させるアクチュエータとを有している。このアクチュエータとしては、シリンダ、ポンプ等が挙げられる。アクチュエータは、配管を介して、各可変焦点レンズ14に接続され、電子制御ユニットからの駆動信号に従いて駆動し、シリコンオイルの注入、吸引を行う。
Although not shown, the solar
パネル構造体12は、正面側(太陽光入射側)に配置された白色強化ガラス18と、背面側に配置された太陽電池封止材20とを備えている。太陽電池封止材20は、太陽電池素子16を封止するものであり、複数枚のEVA(エチルビニルアセテート)フィルムを加熱真空圧着して形成され板状を成している。太陽電池封止材20は、光を透しやすく、所定の強度を有するものが好ましい。そして、複数の太陽電池素子16及びこれらの太陽電池素子16を電気的に接続する電気配線22は、太陽電池封止材20によって、両面側から封止されている。また、太陽電池封止材20には、可変焦点レンズ14を収容するための凹部が形成されている。可変焦点レンズ14は、この凹部に収容され、太陽電池封止材20に接着されている。
The
電気配線22は、透明電極(透明導電材)によって形成されている。透明電極としては、例えばITO(酸化インジウム−スズ)製、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)製のものが挙げられる。太陽電池素子16によって発電された電力は、電気配線22を介して、外部の電気機器に出力される。
The
このような太陽光発電装置10では、可変焦点レンズ14によってこの可変焦点レンズ14を透過した光の焦点を変更することができるので、光を集光して発電する発電モードと、パネル構造体12の背面側に光を透過させる透過モードとを切り換えることができる。
In such a solar
発電モードでは、アクチュエータによりシリコンオイルが可変焦点レンズ14へ注入されて、可変焦点レンズ14の厚さが増加する。これにより、光の焦点を太陽電池素子16の表面に合わせることができるので、太陽電池素子16における発電効率を向上させることができる。また、発電モードにおいて、可変焦点レンズ14により光を集光して発電することができるので、太陽電池素子16の設置面積を縮小して、低コスト化を図ることができる。
In the power generation mode, silicon oil is injected into the
透過モードでは、アクチュエータによりシリコンオイルが可変焦点レンズ14から吸引されて、可変焦点レンズ14の厚さが減少して平板化される。これにより、入射された光は、平行光のまま、可変焦点レンズ14及び太陽電池封止材20を透過して、パネル構造体12の背面側に達する。また、太陽電池封止材20内の電気配線22が透明な材料によって形成されているため、電気配線22が光を遮ることが防止されている。
In the transmission mode, silicon oil is sucked from the
このように本実施形態の太陽光発電装置10によれば、簡素な構造で、発電モードと透過モードとの切換を行うことができる。また、可変焦点レンズ14による焦点距離を制御する電子制御ユニットを備えているので、発電モード及び透過モードの切換の自動化が容易に行える。
Thus, according to the solar
次に、本発明の第2実施形態に係る太陽光発電装置について、図面を参照しながら説明する。図4は、本発明の第2実施形態に係る太陽光発電装置の平面図、図5は、図4に示す太陽光発電装置の発電モードにおける断面図、図6は、図4に示す太陽光発電装置の透過モードにおける断面図である。 Next, a solar power generation device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 4 is a plan view of the photovoltaic power generation apparatus according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view of the photovoltaic power generation apparatus shown in FIG. 4 in the power generation mode, and FIG. 6 is the sunlight shown in FIG. It is sectional drawing in the permeation | transmission mode of an electric power generating apparatus.
図4及び図5に示す太陽光発電装置30は、集光された太陽光により発電する発電モードと、太陽光を背面側(裏面側)に透過させる透過モードとを切換可能なパネル構造体32を有するものである。
The solar
このパネル構造体32は、透過した光を集光する集光レンズ34と、この集光レンズ34の背面側に配置されて集光レンズ34によって集光された光を透過させて平行光に変換する平行光変換レンズ35と、集光レンズ34と平行光変換レンズ35との間の光路上に配置されて集光レンズ34によって集光された光により発電する太陽電池素子36と、この太陽電池素子36の位置を可変とする位置可変機構38とを備えている。本実施形態のパネル構造体32は、複数(例えば、6個)の集光レンズ34、平行光変換レンズ35、及び太陽電池素子36を備えている。
The
パネル構造体32は、正面ガラス40、背面ガラス42、及びフレーム44を有している。正面ガラス40及び背面ガラス42は、例えば白色強化ガラスによって構成されている。正面ガラス40及び背面ガラス42は、板厚方向に所定間隔離間して配置され、その周縁部は、フレーム44により支持されている。そして、これらの正面ガラス40、背面ガラス42、及びフレーム44に囲まれた空間が、上記集光レンズ34、平行光変換レンズ35、太陽電池素子36、を収容する収容空間とされている。また、集光レンズ34は、正面ガラス40に接着され、平行光変換レンズ35は、背面ガラス42に接着されている。
The
平行光変換レンズ35は、拡散光を平行光に変換するものである。平行光変換レンズ35としては、コリメータレンズ、平凸レンズ、アクロマティックレンズ等が挙げられる。
The parallel
複数の太陽電池素子36及びこれらの太陽電池素子36を電気的に接続する電気配線(透明電極)46は、フィルム状の太陽電池封止材48によって、両面側(図示上下方向)から封止されている。この太陽電池封止材48は、位置可変機構38の回転軸50及び駆動軸52により支持されて、ピンと張った状態とされている。
The plurality of
位置可変機構38は、上述した回転軸50、駆動軸52の他に、駆動軸52を回転させるモータ54と、このモータ54の回転を制御する電子制御ユニット(以下、「ECU」という。)56とを有している。回転部50及び駆動軸52は、回転可能にフレーム44に支持されている。モータ54は、駆動軸52を回転させるものであり、駆動軸52を回転させることで、太陽電池封止材48をスライドさせることができる。
In addition to the
このような太陽光発電装置30では、位置可変機構38を備え、太陽電池素子36の位置を変更することができるので、光を集光して発電する発電モードと、パネル構造体32の背面側に光を透過させる透過モードとを切り換えることができる。
In such a solar
発電モードでは、ECU56からの駆動信号に基づいて、モータ54を回転させて、太陽電池封止材48をスライドさせる。これにより、太陽電池素子36を集光レンズ34の焦点位置に移動させることができるので、効率良く発電を行うことができる。また、発電モードにおいて、集光レンズ34により光を集光して発電することができるので、太陽電池素子36の設置面積を縮小して、低コスト化を図ることができる。
In the power generation mode, the
透過モードでは、ECU56からの駆動信号に基づいて、モータ54を発電モードのときとは逆方向に回転させて、太陽電池封止材48を反対方向にスライドさせる。これにより、太陽電池素子36を集光レンズ34の焦点位置から外れる位置に移動させることができる。パネル構造体32に入射された光は、集光レンズ34により、集光されたあと、平行光変換レンズ35に入射されて、再び平行光に変換される。平行光変換レンズ35によって変換された平行光は、背面ガラス42を透過して、パネル構造体32の背面側に達する。
In the transmission mode, based on the drive signal from the
このような構成の第2実施形態の太陽光発電装置30にあっても、第1実施形態と同様な作用、効果を奏することができ、簡素な構造で、発電モードと透過モードとの切換を行うことができる。
Even in the solar
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の太陽光発電装置は、光を集光して発電する発電モードと、光をパネル構造体の背面側に透過させる透過モードとを切り換え可能な構成であればよい。 As mentioned above, although this invention was concretely demonstrated based on the embodiment, this invention is not limited to the said embodiment. The solar power generation device of the present invention may be configured to be able to switch between a power generation mode for collecting light to generate power and a transmission mode for transmitting light to the back side of the panel structure.
また、上記実施形態では、電気配線を透明導電材としているが、電気配線は、銅線等のその他の金属材料であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the electrical wiring is made into the transparent conductive material, the electrical wiring may be other metal materials, such as a copper wire.
また、上記太陽光発電装置30では、モータ54を用いて、太陽電池素子36の位置を変更しているが、手動により、太陽電池素子36の位置を変更してもよく、バネ等の弾性部材を利用して、太陽電池素子36の位置を変更してもよい。
In the solar
10,30…太陽光発電装置、12,32…パネル構造体、14…可変焦点レンズ、16,36…太陽電池素子、22…電気配線、34…集光レンズ、35…平行光変換レンズ、38…位置可変機構、S…太陽光。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記パネル構造体は、
透過した光の焦点距離を可変する可変焦点レンズと、
前記可変焦点レンズによって集光された光により発電する太陽電池素子と、を備え、
前記可変焦点レンズによって光を前記太陽電池素子に集光して発電する発電モードと、光を前記太陽電池素子に集光せずに、前記パネル構造体の背面側に光を透過させる透過モードとを切換可能であることを特徴とする太陽光発電装置。 A light capable of transmitting panel structure possess on the back side,
The panel structure is
A variable focus lens that varies the focal length of the transmitted light; and
A solar cell element that generates electricity by the light collected by the variable focus lens ,
A power generation mode in which light is condensed on the solar cell element by the variable focus lens to generate power; and a transmission mode in which light is transmitted to the back side of the panel structure without condensing the light on the solar cell element; Can be switched .
前記パネル構造体は、
透過した光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズの背面側に配置されて前記集光レンズによって集光された光を透過させて平行光に変換する平行光変換レンズと、
前記集光レンズと前記平行光変換レンズとの間の光路上に配置されて前記集光レンズによって集光された光により発電する太陽電池素子と、
前記太陽電池素子の位置を可変とする位置可変機構と、を備え、
前記集光レンズによって光を前記太陽電池素子に集光して発電する発電モードと、前記位置可変機構によって前記太陽電池素子を移動させて光を前記太陽電池素子に集光させずに、前記パネル構造体の背面側に光を透過させる透過モードとを切換可能であることを特徴とする太陽光発電装置。 A light capable of transmitting panel structure possess on the back side,
The panel structure is
A condensing lens that condenses the transmitted light;
A parallel light conversion lens that is disposed on the back side of the condenser lens and transmits the light collected by the condenser lens to convert it into parallel light; and
A solar cell element that generates power by the light that is disposed on the optical path between the condenser lens and the parallel light conversion lens and is condensed by the condenser lens;
A position variable mechanism that makes the position of the solar cell element variable ,
A power generation mode for generating light by collecting light on the solar cell element by the condensing lens, and the panel without moving the solar cell element by the position variable mechanism to collect light on the solar cell element. A photovoltaic power generation apparatus characterized by being capable of switching between a transmission mode for transmitting light to the back side of the structure .
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