JP5981325B2 - Solar power system - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電システムに関する。 The present invention relates to a photovoltaic power generation system.
近年の環境保護の機運の高まりに伴い、複数の太陽電池アレイを集積して大規模に設置した太陽光発電システムの建設が進められている。太陽光発電システムの中でも出力が1000kW以上のものは、メガソーラーと呼ばれる。メガソーラーの発電量を増加させるためには、太陽電池アレイを構成するそれぞれの太陽電池モジュールの発電量を増加させることが有効である。発電量を増加させた太陽電池モジュールの一形態として、表裏両側からの光の入射により発電可能な両面受光型太陽電池モジュールがある。 With the recent trend of environmental protection, construction of a photovoltaic power generation system in which a plurality of solar cell arrays are integrated and installed on a large scale is underway. A solar power generation system having an output of 1000 kW or more is called a mega solar. In order to increase the power generation amount of the mega solar, it is effective to increase the power generation amount of each solar cell module constituting the solar cell array. As one form of the solar cell module in which the amount of power generation is increased, there is a double-sided light receiving solar cell module that can generate power by the incidence of light from both the front and back sides.
ここで、複数の太陽電池アレイのうち、一方の太陽電池アレイは、隣り合う他方の太陽電池アレイに影がかからないように、一定の間隔を空けて配置される。この隣り合う太陽電池アレイ間の距離は、冬至の南中高度を基準にして、互いに影がかからないように設定される。一方で、夏至のときは、太陽電池アレイ間の地面等の設置面に直射日光があたりやすくなるため、光の損失が発生している。 Here, among the plurality of solar cell arrays, one of the solar cell arrays is arranged at a certain interval so that the other adjacent solar cell array is not shaded. The distance between the adjacent solar cell arrays is set so as not to be shaded from each other on the basis of the southern and middle altitudes of the winter solstice. On the other hand, during the summer solstice, direct sunlight is more likely to hit the installation surface such as the ground between the solar cell arrays, and thus light loss occurs.
そこで、太陽光発電システムの発電量を上げるために、太陽電池アレイの周囲に入射する太陽光を反射部材により両面受光型太陽電池モジュールの裏面に向けて正反射させて発電量を上げる技術がある(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to increase the power generation amount of the solar power generation system, there is a technology that increases the power generation amount by regularly reflecting sunlight incident on the periphery of the solar cell array toward the back surface of the double-sided light receiving solar cell module by a reflecting member. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の技術では、両面受光型太陽電池モジュールの裏面全体に、太陽光の入射角と反射角とが等しくなるように正反射させる構造であることから、太陽電池アレイの高さが高くなりすぎて施工工数や使用材料が大きくなる場合があった。また、上記技術では、反射部材の配置を十分に検討されていなかったため、1回目の反射ではなく、複数回反射した光が太陽電池モジュールの裏面に入射される可能性が高い。
However, in the technique of
本発明の1つの目的は、太陽電池モジュールの裏面に効率良く反射光を入射させることによって、発電量を増加させた太陽光発電システムを提供することである。 One object of the present invention is to provide a photovoltaic power generation system in which the amount of power generation is increased by efficiently causing reflected light to enter the back surface of the solar cell module.
本発明の一形態に係る太陽光発電システムは、水平面に対して角度γ(°)を有する設置面に平行な面に対して角度θ(°)(θ<90°−γ)で前記設置面から離れて配置された両面受光型の複数の太陽電池モジュールを有しており、一方向に並んで設置された第1太陽電池アレイおよび第2太陽電池アレイと、前記設置面上に配置された拡散反射部材とを備え、前記角度θの傾斜方向に沿った前記第1太陽電池アレイの表面および前記第2太陽電池アレイの表面の長さをそれぞれL(m)、前記第1太陽電池アレイの前記太陽電池モジュールおよび前記第2太陽電池アレイの前記太陽電池モジュールから前記設置面までの鉛直方向における最短距離をそれぞれa(m)、冬至の時の太陽の南中高度をα(°)、夏至の時の太陽の南中高度をβ(°)としたとき、前記第1太陽電池アレイと前記第2太陽電池アレイとの間の前記一方向に沿った間隔がLsinθ・tanγ+Lsinθ/tan(α+γ)を満たすとともに前記角度γがγ≦90°−βを満たす場合に、前記拡散反射部材は、前記第1太陽電池アレイの前記第2太陽電池アレイ側の端部から鉛直方向に沿った垂線と交わる設置面上の位置Pから前記一方向側に(Lsinθ+acosγ)tanγ+(Lsinθ+acosγ)/tan(β+γ)の距離だけ離れた位置P1と、前記位置Pから前記一方向側に(Lsinθ+acosγ)tanγ+(Lsinθ+acosγ)/tan(α+γ)の距離だけ離れた位置P2との間の領域のみに配置されている。 Solar power generation system according to Ichikatachi state of the present invention, the installation at an angle θ (°) (θ <90 ° -γ) against a plane parallel to the installation surface having an angle gamma (°) with respect to the horizontal plane A plurality of solar cell modules of a double-sided light receiving type arranged away from the surface, and arranged on the installation surface, the first solar cell array and the second solar cell array installed side by side in one direction; The length of the surface of the first solar cell array and the surface of the second solar cell array along the inclination direction of the angle θ is L (m), respectively, and the first solar cell array The shortest distance in the vertical direction from the solar cell module to the installation surface of the solar cell module and the second solar cell array is a (m), the south-south altitude of the sun at the winter solstice is α (°), Β (° When the distance between the first solar cell array and the second solar cell array along the one direction satisfies Lsinθ · tanγ + Lsinθ / tan (α + γ), the angle γ satisfies γ ≦ 90 ° −β. When satisfying the above, the diffuse reflection member is moved from the position P on the installation surface crossing the perpendicular line along the vertical direction from the end of the first solar cell array on the second solar cell array side to the one direction side ( Lsinθ + acosγ) tanγ + (Lsinθ + acosγ) / tan (β + γ) and a position P1 separated from the position P by a distance of (Lsinθ + acosγ) tanγ + (Lsinθ + acosγ) / tan (α + γ). It is arranged only in the area between.
上述の太陽光発電システムによれば、1年間を通して、直射日光が設置面に入射する範囲にのみ拡散反射部材を配置している。これにより、拡散反射部材から太陽電池モジュールの裏面に導かれる光が、反射による減衰の少ないエネルギーを有する1回目の反射光で上記裏面に入射させることができる。その結果、拡散反射部材の面積を小さくしつつ、効率良く発電量を高めることができる。 According to the above-described solar power generation system, the diffuse reflection member is disposed only in a range where direct sunlight enters the installation surface throughout the year. Thereby, the light guide | induced to the back surface of a solar cell module from a diffused reflection member can be made to inject into the said back surface by the 1st reflected light which has energy with little attenuation by reflection. As a result, the amount of power generation can be increased efficiently while reducing the area of the diffuse reflection member.
本発明の実施形態に係る太陽光発電システムについて図面を参照しつつ説明する。 A photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る太陽光発電システム1は、図1に示すように、用地である設置面2上に複数の太陽電池アレイ3を有する。また、太陽電池アレイ3は、図2に示すように、架台4および該架台4上に固定された両面受光型の太陽電池モジュール20を有している
。また、太陽光発電システム1は、隣り合う太陽電池アレイ3において、図2および図3に示すように、子午線の方向へ一方向に並んで設置された2台の太陽電池アレイ3の間の設置面2上に配置された拡散反射部材5を有している。次に、太陽光発電システム1を構成する部材について説明する。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the solar
<太陽電池モジュール>
太陽電池モジュール20は、表面側および裏面側から入射した光を発電に寄与させることができる両面受光型の太陽電池モジュールである。太陽電池モジュール20は、例えば、図4に示すように、矩形の太陽電池パネル21と、太陽電池パネル21の外周に配置されたフレーム22とを有している。
<Solar cell module>
The
太陽電池モジュール20は、略板状の形状を有し両側の主面から受光した光を光電変換して発電可能であり、太陽電池モジュール表面20Aと太陽電池モジュール表面20Aの裏面に相当する太陽電池モジュール裏面20Bとを有している。太陽電池パネル21は、太陽電池モジュール表面20Aの側から順に、透光性基板23、充填材24、インナーリード25で接続された複数の太陽電池セル26、充填材24、透明裏面保護部材27および端子ボックス28を有している。
The
透光性基板23は、太陽電池モジュールの基板として機能する。このような透光性基板23としては、例えば、強化ガラスまたは白板ガラス等が挙げられる。
The
一対の充填材24は、太陽電池セル26を封止するとともに光を透過する機能を有している。このような充填材24としては、エチレンビニルアセチレートの共重合体などの熱硬化性樹脂が挙げられる。
The pair of
インナーリード25は、隣り合う太陽電池セル26同士を電気的に接続する機能を有している。このようなインナーリード25としては、例えば、太陽電池セル26と接続させるための半田が被覆された銅箔などが挙げられる。
The
太陽電池セル26は、表裏両面から入射した光を電気に変換する機能を有している。このような太陽電池セル26は、例えば、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなる基板と、該基板の表面(上面)および裏面(下面)に設けられた電極とを有している。単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板を有する太陽電池セル26は、四角形状を成している。このとき、太陽電池セル26の一辺の大きさは、例えば、100〜200mmであればよい。このようなシリコン基板を有する太陽電池セル26では、例えば、隣接する太陽電池セル26のうち、一方の太陽電池セル26の表面に位置する電極と、他方の太陽電池セル26の裏面に位置する電極とがインナーリード25で電気的に接続されている。これにより、複数の太陽電池セル26が直列接続されるように配列される。
The
なお、太陽電池セル26の種類は、表裏両面から入射した光を光電変換する機能を有するものであれば、特に制限されない。例えば、薄膜シリコンやアモルファスシリコン、CIGSの材料より成る薄膜系の太陽電池セルが採用されてもよい。上述した薄膜系の太陽電池セルは、例えば、ガラス基板上に、アモルファスシリコン層、CIGS層またはCdTe層などの光電変換層および透明電極などを適宜積層させたものを利用できる。このような薄膜系の太陽電池セルは、ガラス基板上で光電変換層および透明電極にパターニングを施して集積化することによって得られている。そのため、薄膜系の太陽電池セルでは、インナーリード25を用いない。なお、薄膜系の太陽電池セルは、帯状を成している。また、薄膜系の太陽電池セルの場合、各素子の面積が同じである必要がある。そのため、例えば、五角形状の第1太陽電池モジュール1に、薄膜系の太陽電池セルを用いる場合、電気的に接続される各太陽電池セルの面積が同じになるように、各太陽電池セルの幅を調整
して用いればよい。さらに、太陽電池セル26は、単結晶または多結晶シリコン基板上にアモルファスシリコンの薄膜を形成したタイプであってもよい。
In addition, the kind of the
透明裏面保護部材27は、太陽電池モジュールの太陽電池モジュール裏面20Bを保護する機能を有するとともに、太陽電池モジュール裏面20Bから入射された光を太陽電池セル26へ透過させる機能を有している。透明裏面保護部材27は、太陽電池モジュール裏面20B側に位置する充填材24と接着している。このような透明裏面保護部材27としては、強化ガラスや白板ガラスのほかに、透明なPENフィルム、PETフィルムなどを用いることができる。
The transparent back
端子ボックス28は、太陽電池セル26で得られた出力を外部に取り出すものである。端子ボックス28は、裏面から入射せれた光を遮らないために、太陽電池セル26と相対しない位置に配置することが好ましい。端子ボックス28は、箱体と、該箱体内に配置されるターミナル板と、箱体の外部へ電力を導出する出力ケーブルとを有している。箱体の材料としては、例えば、変性ポリフェニレンエーテル樹脂(変性PPE樹脂)やポリフェニレンオキサイド樹脂(PPO樹脂)が挙げられる。
The
<架台>
架台4は、太陽電池モジュール20を支える架構である。図3に示すように、架台4は、設置面2に対して所望の角度θ(°)で太陽電池モジュール20を固定できる。架台4の太陽電池モジュール20を支えるレール材は、拡散反射部材5からの反射光10をできるだけ遮らない構造であればよい。太陽電池モジュール20の設置面2に対する角度θは、設置面2の角度がγ(°)のときに、水平面6に対する太陽電池モジュール20の角度が90°未満となればよい。すなわち、0°≦θ<90°−γの関係を満たしていればよい。
<Stand>
The
架台4は、図2に示すように四隅をそれぞれ支柱4aで支持されてもよいが、図6に示すように一本の支柱4bで支持される構造のものであってもよい。なお、架台4としては、例えば、アルミニウム合金などの軽金属または融亜鉛メッキで保護した鉄材などを用いることができる。このような架台4は、地面または建物の陸屋根などの設置面2上に設置することができる。
As shown in FIG. 2, the
<拡散反射部材>
拡散反射部材5は、設置面2よりも高い反射率と入射光9を拡散して反射する性質を有する部材である。拡散反射部材5は、設置面2上でペグなどを用いて固定することができる。拡散反射部材5からの反射光10は、図5に示すように、入射角と反射角がほぼ同じとなる正反射成分10aと、様々な方向へと拡散して反射する拡散反射成分10bを有する。また、図5では、拡散反射部材5で反射された光によって得られる光度11を示している。反射光10の光度11は、図5に示すように、正反射成分10aの近傍における拡散反射成分10bが、正反射成分10aよりも離れた位置で反射した拡散反射成分10bよりも大きくなっている。
<Diffusion reflection member>
The diffuse
このような拡散反射部材5は、設置面2よりも反射率の高い部材を用いればよく、例えば反射率が80〜85%の酸化アルミニウムの板材、反射率が約70〜85%の白色ペイントを塗布した板材または反射率が75〜85%のポリエステル織物をポリ塩化ビニル、ゴムなどで被覆した布材などを用いるとよい。また、設置面2は、砂利、コンクリート面または草地などである。なお、砂利、コンクリート面の反射率は15〜30%であり、草地の反射率は約10%である。
For such a diffuse
次に太陽光発電システム1の構造について図面を参照しつつ説明する。
Next, the structure of the photovoltaic
太陽光発電システム1は、図2および図3に示すように子午線の方向へ一方向に並んだ2台の太陽電池アレイ3を有する。
The solar
以下で太陽光発電システム1が北半球に設置された場合を例にとり、太陽が南中したときに南側に位置する太陽電池アレイ3を第1太陽電池アレイ3Aと称し、第1太陽電池アレイ3Aよりも北側に位置する太陽電池アレイ3を第2太陽電池アレイ3Bと称する。また、第1太陽電池アレイ3Aの複数の太陽電池モジュール20からなる太陽に相対する側の主面を第1表面3A1とし、第1表面3A1の裏側の主面を第1裏面3A2とする。同様に第2太陽電池アレイ3Bの太陽と相対する側の複数の太陽電池モジュール20からなる主面を第2表面3B1、第2表面3B1の裏側の主面を第2裏面3B2とする。
Taking the case where the photovoltaic
次に、以下の説明で用いる各種数値および位置について説明する。まず、図7に示すように、第1太陽電池アレイ3Aの第1表面3A1の最大高さの位置(後述する第7位置P7に相当)から、設置面2に向かって鉛直方向にひいた第1仮想線S1を配置したときに、第1仮想線S1と設置面2との交点を位置Pとする。なお、第1太陽電池アレイ3Aを側面から見たとき、第1仮想線S1は第1太陽電池アレイ3Aの棟側を支持する支柱4aとほぼ同じ位置である。また、図8に示すように、第1太陽電池アレイ3Aの第1表面3A1の最大高さの位置である第7位置P7から、設置面2に向かって垂線にひいた第2仮想線S2を配置したときに、第2仮想線S2と設置面2との交点を位置P4とする。
Next, various numerical values and positions used in the following description will be described. First, as shown in FIG. 7, the first
また、太陽光発電システム1の各部材の角度、寸法および太陽の南中高度などは、
水平面に対する設置面2の角度:γ(°)
太陽電池モジュール20の設置面2に対する角度:θ(°)
第1太陽電池アレイの第1表面の長さ:L
第2太陽電池アレイの第2表面の長さ:L
第1太陽電池アレイの太陽電池モジュール20から設置面2までの鉛直方向における最短距離:a
第2太陽電池アレイの太陽電池モジュール20から設置面2までの鉛直方向における最短距離:a
冬至の太陽の南中高度:α(°)
夏至の太陽の南中高度:β(°)
で表す。
In addition, the angle and size of each member of the photovoltaic
Angle of
Angle with respect to
Length of first surface of first solar cell array: L
Length of second surface of second solar cell array: L
Shortest distance in the vertical direction from the
Shortest distance in the vertical direction from the
Southern Mid-Altitude of the winter solstice: α (°)
Mid-sea altitude of the sun during the summer solstice: β (°)
Represented by
図7に示すように、第2太陽電池アレイ3Bは、第1太陽電池アレイ3Aの影が第2表面3B1にかかることによる発電量の低下を避けるために、第1太陽電池アレイ3Aと離間して配置される。その距離は、設置面2に沿った方向で見たとき距離Dに相当する。そして、距離Dは、図5に示すように南中高度が低くなり影が長くなる冬至の南中高度αを基準にして定めることができる。距離Dは、図7に示すように、距離D1と距離D2との合計の距離に相当する。このとき、距離D1および距離D2は、それぞれ、距離D1=Lsinθ・tanγ、距離D2=Lsinθ/tan(α+γ)である。それゆえ、距離Dは、距離D=
第1距離D1+第2距離D2=Lsinθ・tanγ+Lsinθ/tan(α+γ)である。
As shown in FIG. 7, the second
First distance D1 + second distance D2 = Lsin θ · tan γ + L sin θ / tan (α + γ).
第1太陽電池アレイ3Aと第2太陽電池アレイ3Bの間の距離が距離Dであるとき、冬至の直射日光は、図7に示すように、冬至の南中の方向7の線に沿って設置面2の第2位置P2へと入射する。また、図8に示すように、夏至の直射日光は、夏至の南中の方向8の線に沿って、第1範囲8aを通り第1位置P1から第3位置P3の範囲に入射する。また、太陽の高度は、冬至の南中高度α(°)から夏至の南中高度β(°)の範囲で変化する。それゆえ、太陽の南中高度の1年間の変化に伴って、設置面2上に直射日光が入射する領域は第1位置P1から第2位置P2の間で動く。
When the distance between the first
また、図8において、位置Pと第4位置P4の間の距離を第3距離D3とし、第4位置P4と第1位置P1の間の距離を第4距離D4とし、第4位置P4と第2位置P2の間の距離を第5距離D5としたとき、それぞれの距離は、
第3距離D3=(L・sinθ+a・cosγ)・tanγ
第4距離D4=(L・sinθ+a・cosγ)/tan(β+γ)
第5距離D5=(L・sinθ+a・cosγ)/tan(α+γ)
で表すことができる。
In FIG. 8, the distance between the position P and the fourth position P4 is the third distance D3, the distance between the fourth position P4 and the first position P1 is the fourth distance D4, and the fourth position P4 and the fourth position When the distance between the two positions P2 is the fifth distance D5, each distance is
Third distance D3 = (L · sinθ + a · cosγ) · tanγ
Fourth distance D4 = (L · sin θ + a · cos γ) / tan (β + γ)
5th distance D5 = (L · sinθ + a · cosγ) / tan (α + γ)
Can be expressed as
ここで、位置Pから第1位置P1までの第6距離D6は、第3距離D3と第4距離D4との合計の距離であり、位置Pから第2位置P2までの第7距離D7は、第3距離D3と第5距離D5との合計の距離であることから、それぞれの距離は、
第6距離D6=(L・sinθ+a・cosγ)・tanγ+(L・sinθ+a・cosγ)/tan(β+γ)
第7距離D7=(L・sinθ+a・cosγ)・tanγ+(L・sinθ+a・cosγ)/tan(α+γ)
で表すことができる。
Here, the sixth distance D6 from the position P to the first position P1 is the total distance of the third distance D3 and the fourth distance D4, and the seventh distance D7 from the position P to the second position P2 is: Since this is the total distance of the third distance D3 and the fifth distance D5, each distance is
6th distance D6 = (L · sin θ + a · cos γ) · tan γ + (L · sin θ + a · cos γ) / tan (β + γ)
7th distance D7 = (L · sin θ + a · cos γ) · tan γ + (L · sin θ + a · cos γ) / tan (α + γ)
Can be expressed as
上式は、設置面2への太陽光の入射角が90°以下のときに成立する。したがって、水平面に対する設置面の角度γの範囲は、夏至の南中高度βのときに設置面2への太陽光の入射角が90°以下となる。すなわち、角度γの範囲は、0°≦γ≦90°−βである。
The above equation is established when the incident angle of sunlight on the
拡散反射部材5は、1年間を通してみたときに直射日光が入射する領域である第1位置P1から第2位置P2の間の領域の設置面2上に配置される。
The diffuse
次に、本実施形態の作用効果について説明する。一般に反射光は、反射を複数回繰り返すうちに幾何級数的にエネルギーが減衰する。例えば、反射率が70%の拡散反射部材5を用いた場合、入射時のエネルギーが100%の直射日光が、一回目の反射で70%のエネルギーへと減衰し、二回目の反射で49%のエネルギーへと減衰し、三回目の反射で34%のエネルギーへと減衰する。このように、二回目以降の反射光は、エネルギーが急速に減衰することから、二回目以降の反射光は、光電変換に寄与しにくく、発電量の増加が小さくなる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated. Generally, the energy of reflected light attenuates geometrically as reflection is repeated a plurality of times. For example, when the diffuse
一方で、本実施形態に係る太陽光発電システム1は、1年間を通してみたときに、直射日光が設置面2へ入射する第1位置P1から第2位置P2の間の設置面2上に拡散反射部材5を配置している。これにより、図9に示すように、エネルギーが高い一回目の反射光10を第1太陽電池アレイ3Aの第1裏面3A2と第2太陽電池アレイの第2裏面3B2に導きやすくなる。その結果、本実施形態では、拡散反射部材5の設置面積を低減しつつ、発電量を効率的に高めることができる。このように、本実施形態では、夏至ならびに冬至の南中高度を踏まえて、第1太陽電池アレイ3Aおよび第2太陽電池アレイ3Bに対する拡散反射部材5の配置を決定しているため、拡散反射部材5の設置面積を低減しつつも、拡散反射部材5で反射される反射光を効率良く各太陽電池モジュール20の裏面に入射させることができる。
On the other hand, the solar
さらに、本実施形態では拡散反射部材5を用いることによって、図9に示すように、反射光10が正反射以外の方向にも拡散して反射しやすい。これにより、入射光9の正反射の方向に第1太陽電池アレイ3Aの第1裏面3A2または第2太陽電池アレイ3Bの第2裏面3B2が位置していない場合であっても、減衰の少ない1回目の反射が第1裏面3A2や第2裏面3B2に入射して、発電量を効率良く高めることができる。
Furthermore, in this embodiment, by using the diffuse
また、本実施形態では、光を拡散反射させることができる拡散反射部材5を用いているため、入射光9の正反射の方向に位置していない第1裏面3A2および第2裏面3B2にも拡散反射成分が入射される。これにより、架台4の高さに依存せずに、太陽電池モジュール20の裏面20Bに反射光10に導くことができる。その結果、本実施形態では、架台4の支柱4aの長さを短くして、施工性を向上して工期を短縮できる。加えて、支柱4aおよび拡散反射部材5の使用材料を低減することができる。
In the present embodiment, since the diffuse
(第2実施形態)
本実施形態に係る太陽光発電システム1は、図10および図11に示すように、設置面2に沿った第1反射面5aと、水平面に対して角度γ(°)より大きい角度φ(°)で傾斜しており、第1太陽電池アレイ3Aの太陽電池モジュール20の第1裏面3A1に光を入射する第2反射面5bとを有する拡散反射部材5を用いている点で第1実施形態と相違する。さらに、本実施形態における拡散反射部材5は、第2太陽電池アレイ3Bの複数の太陽電池モジュール20からなる第2表面3B1に光を入射する第3反射面5cを有している。
(Second Embodiment)
As shown in FIGS. 10 and 11, the photovoltaic
以下の説明においては、図11における第2太陽電池アレイ3Bの第2表面3B1を延長した第3仮想線S3と設置面2とが交差する点を第5位置P5と称する。
In the following description, the point at which the third virtual line S3 extending the second surface 3B1 of the second
図11に示すように、第5位置P5よりも第1太陽電池アレイ3Aに近い側の拡散反射部材5からの反射光10は、もう一度いずれかの場所で反射して光の進行方向のベクトルが変化しなければ第2太陽電池アレイ3Bの第2裏面3B2に入射しない。また、図8に示した夏至の時期において、反射光のうちエネルギーの高い正反射成分は、第1太陽電池アレイ3Aおよび第2太陽電池アレイ3Bに入射することなく大気中へ放散する可能性がある。
As shown in FIG. 11, the reflected light 10 from the diffuse
そこで、本実施形態では、図11に示すように、第5位置P5よりも第1太陽電池アレイ3Aに近い側の拡散反射部材5において、設置面2よりも水平面6に対する角度の大きくすることによって、第1裏面3A1に対向する第2反射面5bを設けた。これに伴い、拡散反射部材5には、第1反射面5aと第2反射面5bとの間をつなぐ第3反射面5cを設けた。これにより、第2反射面5bで反射した反射光10のうち、上述した夏至の時の正反射成分10aが、第1太陽電池アレイ3Aの第1裏面3A1に入射しやすくなる。加えて、第3反射面5cで反射した反射光10cのうちの正反射成分10aが、第2太陽電池アレイ3Bの第2裏面3B2に入射しやすくなる。その結果、太陽光発電システム1の発電量がより高まる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, in the diffuse
本実施形態において、第2反射面5bおよび第3反射面5cは、図11に示すように、第5位置P5よりも第1太陽電池アレイ3Aに近い側へ設けるとよいことから第1位置P1と第5位置P5の間の領域に設けるとよい。より具体的には、位置Pと第1位置P1の距離はD6であるため、第6距離D6は、第6距離D6=(L・sinθ+a・cosγ)・tanγ+(L・sinθ+a・cosγ)/tan(β+γ)である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the second reflecting
また、位置Pと第5位置P5との間の第9距離D9は、距離Dから第8距離D8を減じたものであることから以下の式で表すことができる。また、第8距離D8は、第5位置P5と第6位置P6との間の距離である。これに伴い、第8距離D8は、第8距離D8=a
・cosγ/tanθ−a・sinγ、第9距離D9は、第9距離D9=距離D−第8距離D8=L・sinθ・tanγ+L・sinθ/tan(α+γ)−(a・cosγ/tanθ−a・sinγ)となる。
Further, since the ninth distance D9 between the position P and the fifth position P5 is obtained by subtracting the eighth distance D8 from the distance D, it can be expressed by the following equation. The eighth distance D8 is a distance between the fifth position P5 and the sixth position P6. Accordingly, the eighth distance D8 is equal to the eighth distance D8 = a.
Cosγ / tanθ−a · sinγ, the ninth distance D9 is the ninth distance D9 = distance D−the eighth distance D8 = L · sinθ · tanγ + L · sinθ / tan (α + γ) − (a · cosγ / tan θ−a · sin γ).
なお、夏至のときに第3傾斜面5cから第2太陽電池アレイ3Bの第2表面3B1へ反射光10の正反射成分10aが入射するための第3傾斜面5cの角度ψ(°)の条件は、
ψ>(θ−β)/2である。
The condition of the angle ψ (°) of the third
ψ> (θ−β) / 2.
(第3実施形態)
次に、本実施形態に係る太陽光発電システム1は、図12に示すように、設置面2の法線方向から平面視したときに太陽電池モジュールの傾斜方向と直交する方向に電気的に直列に接続された複数の太陽電池モジュール20を有している。なお、太陽光発電システム1は、図12(b)に示すように、パワーコンディショナ12を具備しており、配電線13を介して負荷14と接続されている。
(Third embodiment)
Next, as shown in FIG. 12, the photovoltaic
例えば、図12(a)に示すように、第2太陽電池アレイ3Bがその傾斜方向に第4太陽電池モジュール20d、第5太陽電池モジュール20eおよび第6太陽電池モジュール20fの3つの太陽電池モジュール20を有するとき、第2太陽電池アレイ3B中で傾斜の下方に位置する第4太陽電池モジュール20dと傾斜の上方に位置する第6太陽電池モジュール20fで、第2裏面3B2に入射する反射光10に分布ができる。これにより、第4太陽電池モジュール20dと第6太陽電池モジュール20fとでは、発電による電流量に差が生じる。一方で、第2太陽電池アレイ3Bの傾斜方向へ直交する方向に隣接する第4太陽電池モジュール20d同士、第5太陽電池モジュール20e同士、第6対応電池モジュール20f同士は、南中時の反射光10の経路がほぼ同じとなることから、発電量が近似する。
For example, as shown to Fig.12 (a), the 2nd
そこで、本実施形態では、図12(b)に示すように、第1太陽電池アレイ3Aおよび第2太陽電池アレイ3Bの傾斜方向へ直交する方向に隣接する太陽電池モジュール20同士を電気的に直列接続している。これにより、略同等の発電量の太陽電池モジュール20同士を接続することができるようになる。その結果、同じ太陽電池ストリングの中で発電量の低い太陽電池モジュール20が基準となることによって生じる太陽電池ストリングの発電量の低下が低減される。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 12B, the
(第4実施形態)
本実施形態に係る太陽光発電システム1は、図13に示すように、第2太陽電池アレイ3Bの太陽電池モジュール20の透明裏面保護部材27の裏面20Bが凹凸部を有する点で上述した実施形態と相違する。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 13, the solar
太陽の南中高度は、季節によって変化し、拡散反射部材5からの反射光10が透明裏面保護部材27に大きい角度で入射する場合がある。例えば、空気とガラスとの間の臨界角は約45°であることから、拡散反射部材5からの反射光10がガラスに対して45°よりも大きい角度で入射した場合、その反射光10は全反射することになる。
The south-middle altitude of the sun changes depending on the season, and the reflected light 10 from the diffuse
一方で本実施形態では、図13に示すように、透明裏面保護部材27の太陽電池モジュール裏面20B側に凹凸を設けたことによって入射光の全反射を低減できる。これにより、反射光10が太陽電池セル26に入射しやすくなり、発電量がより高まる。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 13, the total reflection of incident light can be reduced by providing irregularities on the solar cell module back
このような透明裏面保護部材27としては、例えば、裏面20B側にエンボスを設けた強化ガラスまたは白板ガラスなどを用いるとよい。また、透明裏面保護部材27には、凹凸を形成したPENフィルムまたはPETフィルムなどの透明フィルムを用いてもよい。
As such a transparent back
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。また、本発明は上述した実施形態の種々の組合せを含むものであることは言うまでもない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was illustrated, this invention is not limited to the said embodiment, It cannot be overemphasized that it can be made arbitrary, unless it deviates from the objective of this invention. Needless to say, the present invention includes various combinations of the above-described embodiments.
1:太陽光発電システム
2:設置面
3:太陽電池アレイ
3A:第1太陽電池アレイ
3A1:第1表面
3A2:第1裏面
3B:第2太陽電池アレイ
3B1:第2表面
3B2:第2裏面
4:架台
4a:支柱
4b:支柱
5:拡散反射部材
5a:第1反射面
5b:第2反射面
5c:第3反射面
6:水平面
7:冬至の南中の方向
8:夏至の南中の方向
8a:第1範囲
9:入射光
10:反射光
10a:正反射成分
10b:拡散反射成分
11:光度
12:パワーコンディショナ
13:配電線
14:負荷
20:太陽電池モジュール
20A:太陽電池モジュール表面
20B:太陽電池モジュール裏面
20a〜20f:第1〜第6太陽電池モジュール
21:太陽電池パネル
22:フレーム
23:透光性基板
24:充填材
25:インナーリード
26:太陽電池セル
27:透明裏面保護部材
28:端子ボックス
29:フレーム
S1〜S3:第1〜第3仮想線
P:位置
P1〜P7:第1〜第7位置
D:距離
D1〜D9:第1〜第9距離
1: Solar power generation system 2: Installation surface 3:
Claims (4)
前記設置面上に配置された拡散反射部材とを備え、
前記角度θの傾斜方向に沿った前記第1太陽電池アレイの表面および前記第2太陽電池アレイの表面の長さをそれぞれL(m)、前記第1太陽電池アレイの前記太陽電池モジュールおよび前記第2太陽電池アレイの前記太陽電池モジュールから前記設置面までの鉛直方向における最短距離をそれぞれa(m)、冬至の時の太陽の南中高度をα(°)、夏至の時の太陽の南中高度をβ(°)としたとき、前記第1太陽電池アレイと前記第2太陽電池アレイとの間の前記一方向に沿った間隔がLsinθ・tanγ+Lsinθ/tan(α+γ)を満たすとともに前記角度γがγ≦90°−βを満たす場合に、
前記拡散反射部材は、前記第1太陽電池アレイの前記第2太陽電池アレイ側の端部から鉛直方向に沿った垂線と交わる設置面上の位置Pから前記一方向側に(Lsinθ+acosγ)tanγ+(Lsinθ+acosγ)/tan(β+γ)の距離だけ離れた位置P1と、前記位置Pから前記一方向側に(Lsinθ+acosγ)tanγ+(Lsinθ+acosγ)/tan(α+γ)の距離だけ離れた位置P2との間の領域のみに配置されている、太陽光発電システム。 A plurality of double-sided light receiving suns arranged at an angle θ (°) (θ <90 ° −γ) away from the installation surface with respect to a plane parallel to the installation surface having an angle γ (°) with respect to a horizontal plane A first solar cell array and a second solar cell array that have a battery module and are arranged side by side in one direction;
A diffuse reflection member disposed on the installation surface,
The lengths of the surface of the first solar cell array and the surface of the second solar cell array along the inclination direction of the angle θ are respectively L (m), the solar cell module of the first solar cell array, and the first 2 The shortest vertical distance from the solar cell module to the installation surface of the solar cell array is a (m), the altitude of the sun in the winter solstice is α (°), the south in the sun at the summer solstice When the altitude is β (°), the interval along the one direction between the first solar cell array and the second solar cell array satisfies Lsinθ · tanγ + Lsinθ / tan (α + γ) and the angle γ is When satisfying γ ≦ 90 ° −β,
The diffuse reflection member is (Lsinθ + acosγ) tanγ + (Lsinθ + acosγ) from the position P on the installation surface that intersects the vertical line along the vertical direction from the end of the first solar cell array on the second solar cell side. ) / tan and position P1 at a distance of (β + γ), in the one direction side from the position P (Lsinθ + acosγ) tanγ + (Lsinθ + acosγ) / tan (α between a position apart P2 distance + gamma) regions only A solar power generation system is arranged.
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