JP6123717B2 - 太陽電池セル、集光型太陽光発電ユニット、及び集光型太陽光発電モジュール - Google Patents
太陽電池セル、集光型太陽光発電ユニット、及び集光型太陽光発電モジュール Download PDFInfo
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Description
本発明は、集光型太陽光発電（ＣＰＶ：Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）に用いる太陽電池セル、これを用いた集光型太陽光発電ユニット、及び集光型太陽光発電モジュールに関する。
集光型太陽光発電では、発電効率の高い小型の化合物半導体素子等により構成される太陽電池セルに、フレネルレンズで集光させた太陽光を照射する構成を基本としている（例えば、特許文献１参照。）。このような基本ユニットを１つの筐体内でマトリックス状に多数並べて構成したものが、集光型太陽光発電モジュールである。また、このモジュールがさらに複数個並べられたものが、集光型太陽光発電パネルである。この集光型太陽光発電パネルを、常に太陽に向けるように追尾動作させることにより、所望の発電電力を得ることができる。
上記のような集光型太陽光発電モジュールでは、製造時に、フレネルレンズ等の集光レンズの光軸上に、対応する太陽電池セルの中心が位置するように、位置合わせを正確に行うことが必要である。例えば、共通の筐体に対する取り付け精度を確保することによって、太陽電池セル及び集光レンズの相互の位置合わせを行うことができる。しかし、それだけでは、微小な個体差が出て、集光レンズの光軸と太陽電池セルの中心とが互いにずれることがある。ずれが生じると、発電効率が低下する。
また、上記基本ユニットにおいて、フレネルレンズ等の集光レンズと、太陽電池セルとの間に、図３に示すように、太陽電池セルの受光面の直前に二次集光レンズとしてのボールレンズを当該受光面を覆うように配置することがある。
図１３（ａ）は、太陽電池セルの受光面を示す図である。集光型太陽光発電モジュールに用いられる太陽電池セル２００の受光面２００ａは、図に示すように矩形状であり、その大きさは一般的に一辺が数ｍｍ程度とされている。
ボールレンズ等の二次集光レンズを配置しない場合には、受光面２００ａの輪郭２０１に基づいて当該受光面２００の中央部を認識することができる。
ボールレンズ等の二次集光レンズを配置しない場合には、受光面２００ａの輪郭２０１に基づいて当該受光面２００の中央部を認識することができる。
しかし、太陽電池セルの受光面２００の直前にボールレンズを配置すると、受光面２００ａがボールレンズによって覆われることによりその輪郭２０１を認識することができなくなる場合がある。また、ボールレンズ２０２を通じて受光面２００ａを見たとしても、受光面２００ａに形成されているグリッド電極２０３の一部が確認できるのみで、受光面２００ａの中心を認識することは困難である。
図１３（ｂ）は、太陽電池セルの受光面２００の直前に二次集光レンズとしてボールレンズを配置したときに、当該ボールレンズに太陽光が照射される照射方向からボールレンズをカメラ等によって撮像したときの撮像画像の一例を示す図である。
図１３（ｂ）に示す撮像画像には、ボールレンズの画像部分３０２と、この画像部分３０２内にボールレンズを通じて確認されるグリッド電極２０３の一部の画像部分３０３のみが現れており、受光面２００ａの輪郭に相当する部分は現れていない。
図１３（ｂ）に示す撮像画像には、ボールレンズの画像部分３０２と、この画像部分３０２内にボールレンズを通じて確認されるグリッド電極２０３の一部の画像部分３０３のみが現れており、受光面２００ａの輪郭に相当する部分は現れていない。
このように、ボールレンズを受光面２００の直前に配置した場合、当該受光面２００の中央を認識することが困難となるため、ボールレンズ２０２の光軸と、太陽電池セル２００の中心との間で精度よく位置を合わせることが困難となり、ずれが生じる。さらにこのずれによって、ボールレンズ２０２の光軸と、集光レンズの光軸との間においてもずれが生じ、発電効率が低下する。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、集光レンズと、これに対応する太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる技術を提供することを目的とする。
本発明に係る太陽電池セルは、線状に形成された複数のグリッド電極が受光面に配列されている太陽電池セルであって、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいる。
また、本発明に係る集光型太陽光発電ユニットは、線状に形成された複数のグリッド電極が受光面に配列されている太陽電池セルと、太陽光を前記太陽電池セルに集光する集光レンズと、を備えた集光型太陽光発電ユニットであって、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいる。
また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールは、複数個整列して設けられた太陽電池セルと、入射面に入射される太陽光を集光する複数の集光レンズがそれぞれの光軸上で前記太陽電池セルと対応する位置に形成されている集光部材と、を備えた集光型太陽光発電モジュールであって、前記太陽電池セルの受光面には、線状に形成された複数のグリッド電極が配列され、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいる。
また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールの製造方法は、複数個整列して設けられた太陽電池セルと、入射面に入射される太陽光を集光する複数の集光レンズがそれぞれの光軸上で前記太陽電池セルと対応する位置に形成されている集光部材と、を備えた集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、前記太陽電池セルの受光面には、線状に形成された複数のグリッド電極が配列され、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでおり、前記集光レンズと前記太陽電池セルとを前記集光レンズの前記入射面側から見たときの、前記集光レンズと前記交差部との位置関係を示す位置情報を取得する位置情報取得ステップと、前記位置情報に基づいて、前記集光部材と、各前記太陽電池セルとの間の位置調整を行う調整ステップと、を含む。
本発明によれば、集光レンズと、これに対応する太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
［本願発明の実施形態の説明］
まず最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の一実施形態である太陽電池セルは、線状に形成された複数のグリッド電極が受光面に配列されている太陽電池セルであって、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいる。
まず最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の一実施形態である太陽電池セルは、線状に形成された複数のグリッド電極が受光面に配列されている太陽電池セルであって、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいる。
上記構成の太陽電池セルによれば、複数のグリッド電極が、受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいるので、受光面に対して太陽光を集光する集光レンズを配置する場合に、集光レンズを通じて交差部の位置を認識することができ、集光レンズと交差部との位置関係に基づいて、集光レンズの光軸を受光面の中央に精度よく位置調整することができる。この結果、集光レンズと、これに対応する太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
（２）上記太陽電池セルにおいて、前記交差グリッド電極は、他のグリッド電極に対して平行に延び、前記受光面の中央を通過する中央グリッド電極であり、前記中央グリッド電極には、前記受光面の中央において当該中央グリッド電極と交差する線状電極部が設けられていることが好ましい。
この場合、他のグリッド電極に平行に延びて受光面の中央を通過する中央グリッド電極を有している太陽電池セルを用いれば、線状電極部を設けるだけで交差部を形成することができる。これのため、グリッド電極の面積を大きく増加させることなく、交差部を設けることができる。
この場合、他のグリッド電極に平行に延びて受光面の中央を通過する中央グリッド電極を有している太陽電池セルを用いれば、線状電極部を設けるだけで交差部を形成することができる。これのため、グリッド電極の面積を大きく増加させることなく、交差部を設けることができる。
（３）さらに、前記線状電極部は、その両端が前記中央グリッド電極の両側に配置されているグリッド電極に接続されていることが好ましく、この場合、線状電極部は、中央グリッド電極、及びこの中央グリッド電極の両側に配置された一対のグリッド電極に接続されることで、受光面から容易に剥離するのを抑制することができる。
（４）また、前記交差グリッド電極は、前記受光面の幅方向中央に配列され、それぞれが前記受光面の中央を通過する一対の中央グリッド電極であり、前記一対の中央グリッド電極は、他のグリッド電極に対して交差する方向に延びかつ互いに交差することで前記交差部を形成している斜め電極部と、前記斜め電極部の両端部から前記受光面の縁側に向かって前記他のグリッド電極に対してに平行に延びる平行電極部とを備えていてもよい。
この場合、太陽電池セルが、他のグリッド電極に平行に延びて受光面の中央を通過するグリッド電極を有していなくても、斜め電極部を備える一対の中央グリッド電極を設けることで交差部を形成することができる。これにより、グリッド電極の面積を大きく増加させることなく、交差部を設けることができる。
この場合、太陽電池セルが、他のグリッド電極に平行に延びて受光面の中央を通過するグリッド電極を有していなくても、斜め電極部を備える一対の中央グリッド電極を設けることで交差部を形成することができる。これにより、グリッド電極の面積を大きく増加させることなく、交差部を設けることができる。
（５）本発明の一実施形態である集光型太陽光発電ユニットは、線状に形成された複数のグリッド電極が受光面に配列されている太陽電池セルと、太陽光を前記太陽電池セルに集光する集光レンズと、を備えた集光型太陽光発電ユニットであって、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいる。
上記構成の集光型太陽光発電ユニットによれば、複数のグリッド電極が、受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいるので、集光レンズを配置する場合に、集光レンズを通じて交差部の位置を認識することができ、集光レンズと交差部との位置関係に基づいて、集光レンズの光軸を受光面の中央に精度よく位置調整することができる。この結果、集光レンズと、これに対応する太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
（６）上記集光型太陽光発電ユニットにおいて、前記集光レンズと、前記太陽電池セルとの間に配置され、前記集光レンズが集光する太陽光を前記太陽電池セルに導く二次集光レンズをさらに備えていてもよく、この場合にも、各集光レンズと交差部との位置関係に基づいて、各集光レンズの光軸を受光面の中央に精度よく位置調整することができる。この結果、二次集光レンズを備えていたとしても、各集光レンズと、これに対応する太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
（７）さらに、前記二次集光レンズが、ボールレンズであり、前記太陽電池セルの受光面を覆うように当該太陽電池セル側に固定されていたとしても、各集光レンズを通じて交差部の位置を認識することができ、各集光レンズと、これに対応する太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
（８）また、本発明の一実施形態である集光型太陽光発電モジュールは、複数個整列して設けられた太陽電池セルと、入射面に入射される太陽光を集光する複数の集光レンズがそれぞれの光軸上で前記太陽電池セルと対応する位置に形成されている集光部材と、を備えた集光型太陽光発電モジュールであって、前記太陽電池セルの受光面には、線状に形成された複数のグリッド電極が配列され、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいる。
上記構成の集光型太陽光発電モジュールによれば、複数のグリッド電極が、受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいるので、集光レンズを配置する場合に、集光レンズを通じて交差部の位置を認識することができ、集光レンズと交差部との位置関係に基づいて、集光レンズの光軸を受光面の中央に精度よく位置調整することができる。この結果、集光部材と、各太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
（９）また、本発明の一実施形態である集光型太陽光発電モジュールの製造方法は、複数個整列して設けられた太陽電池セルと、入射面に入射される太陽光を集光する複数の集光レンズがそれぞれの光軸上で前記太陽電池セルと対応する位置に形成されている集光部材と、を備えた集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、前記太陽電池セルの受光面には、線状に形成された複数のグリッド電極が配列され、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでおり、前記集光レンズと前記太陽電池セルとを前記集光レンズの前記入射面側から見たときの、前記集光レンズと前記交差部との位置関係を示す位置情報を取得する位置情報取得ステップと、前記位置情報に基づいて、前記集光部材と、各前記太陽電池セルとの間の位置調整を行う調整ステップと、を含んでいる。
上記構成の集光型太陽光発電モジュールの製造方法によれば、太陽電池セルの受光面に形成された交差部によって受光面の中央を容易に認識でき、集光部材と、各太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
（１０）上記集光型太陽光発電モジュールの製造方法において、前記集光型太陽光発電モジュールは、前記集光レンズと、前記太陽電池セルとの間に配置され、前記集光レンズが集光する太陽光を前記太陽電池セルに導く二次集光レンズをさらに備えている場合には、前記位置情報取得ステップの前に、前記太陽電池セルと前記二次集光レンズとを前記二次集光レンズの入射面側から見たときの、前記二次集光レンズと前記交差部との位置関係を示す二次集光レンズ位置情報を取得する二次集光レンズ位置情報取得ステップと、前記二次集光レンズ位置情報に基づいて、前記二次集光レンズと、前記太陽電池セルとの間の位置調整を行う二次集光レンズ調整ステップと、をさらに含んでいることが好ましい。
この場合、太陽電池セルの受光面に形成された交差部によって受光面の中央を容易に認識でき、二次集光レンズと、太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる。さらに、その後に行う集光部材と、太陽電池セルとの相互の位置合わせについても、交差部によってより精度よく行うことができる。
この場合、太陽電池セルの受光面に形成された交差部によって受光面の中央を容易に認識でき、二次集光レンズと、太陽電池セルとの相互の位置合わせを精度よく行うことができる。さらに、その後に行う集光部材と、太陽電池セルとの相互の位置合わせについても、交差部によってより精度よく行うことができる。
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔１．集光型太陽光発電モジュールの構成について〕
図１は、集光型太陽光発電装置の一例を示す斜視図である。図において、集光型太陽光発電装置１００は、集光型太陽光発電パネル１と、これを背面側で支持する支柱２と、支柱２が取り付けられている架台３とを備えている。
集光型太陽光発電パネル１は、多数の集光型太陽光発電モジュール１Ｍを縦横に集合させて成る。この例では、中央部を除く、６２個（縦７×横９−１）の集光型太陽光発電モジュール１Ｍが縦横に集合している。１個の集光型太陽光発電モジュール１Ｍの定格出力が例えば約１００Ｗであるとすると、集光型太陽光発電パネル１全体としては、約６ｋＷの定格出力となる。
集光型太陽光発電パネル１の背面側には、駆動装置（図示せず）が設けられており、この駆動装置を動作させることにより、集光型太陽光発電パネル１を常に太陽の方向に向けるように追尾させることができる。
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔１．集光型太陽光発電モジュールの構成について〕
図１は、集光型太陽光発電装置の一例を示す斜視図である。図において、集光型太陽光発電装置１００は、集光型太陽光発電パネル１と、これを背面側で支持する支柱２と、支柱２が取り付けられている架台３とを備えている。
集光型太陽光発電パネル１は、多数の集光型太陽光発電モジュール１Ｍを縦横に集合させて成る。この例では、中央部を除く、６２個（縦７×横９−１）の集光型太陽光発電モジュール１Ｍが縦横に集合している。１個の集光型太陽光発電モジュール１Ｍの定格出力が例えば約１００Ｗであるとすると、集光型太陽光発電パネル１全体としては、約６ｋＷの定格出力となる。
集光型太陽光発電パネル１の背面側には、駆動装置（図示せず）が設けられており、この駆動装置を動作させることにより、集光型太陽光発電パネル１を常に太陽の方向に向けるように追尾させることができる。
図２は、集光型太陽光発電モジュール（以下、単にモジュールとも言う。）１Ｍの一例を拡大して示す斜視図（一部破断）である。互いに直交する３方向を図示のＸ，Ｙ，Ｚとする。
図において、モジュール１Ｍは、Ｘ−Ｙ平面において底面１１ａを有する器状の筐体１１と、底面１１ａに設けられた複数のフレキシブルプリント配線板１２と、底面１１ａの周縁に立設された壁部１５の端面１５ａに取り付けられて筐体１１の開口１１ｃを塞いでいる長方形（一部破断）のレンズパネル１３（集光部材）とを備えている。筐体１１は、例えば金属製であり、熱伝導性に特に優れているアルミニウム合金が好適である。
図において、モジュール１Ｍは、Ｘ−Ｙ平面において底面１１ａを有する器状の筐体１１と、底面１１ａに設けられた複数のフレキシブルプリント配線板１２と、底面１１ａの周縁に立設された壁部１５の端面１５ａに取り付けられて筐体１１の開口１１ｃを塞いでいる長方形（一部破断）のレンズパネル１３（集光部材）とを備えている。筐体１１は、例えば金属製であり、熱伝導性に特に優れているアルミニウム合金が好適である。
レンズパネル１３は、フレネルレンズアレイであり、太陽光を集光するレンズ要素としてのフレネルレンズ１３ｆがマトリックス状に複数個（例えば縦１６×横１２で、１９２個）並んで形成されている。各フレネルレンズ１３ｆは、正方形の有効集光領域を成している。このようなレンズパネル１３は、例えば、ガラス板を基材として、その裏面（内側）にシリコーン樹脂膜を形成したものとすることができる。フレネルレンズ１３ｆは、このシリコーン樹脂膜に形成される。筐体１１の外面には、モジュール１Ｍの出力を取り出すためのコネクタ１４が設けられている。
フレキシブルプリント配線板１２は、必要な導電パターンが設けられたリボン状のフレキシブル基板１６と、このフレキシブル基板１６上に設けられた複数個の発電素子部２１とを備えている。図示の例では、フレキシブルプリント配線板１２は、８個の発電素子部２１が実装されている。フレキシブルプリント配線板１２は、筐体１１の長手方向に沿って複数列に配置され、全体に２４本のフレキシブルプリント配線板１２が配置されている。よって、発電素子部２１の総数は、２４×８で、１９２個である。すなわち、発電素子部２１は、レンズパネル１３のフレネルレンズ１３ｆと同数であり、さらに、発電素子部２１はフレネルレンズ１３ｆと対応して、その光軸上に設けられている。
互いに対応して設けられているフレネルレンズ１３ｆと、発電素子部２１とは、上述のモジュール１Ｍを構成する光学系基本単位としての集光型太陽光発電ユニットを構成している。
図３は、集光型太陽光発電ユニットを示す略図である。
図３中、太陽光発電ユニット（以下、単にユニットともいう）２０は、上述のように、フレネルレンズ１３ｆと、発電素子部２１とを備えている。
フレネルレンズ１３ｆは、入射面１３ｆ１から入射される太陽光を、対応して設けられている発電素子部２１に集光する。
図３中、太陽光発電ユニット（以下、単にユニットともいう）２０は、上述のように、フレネルレンズ１３ｆと、発電素子部２１とを備えている。
フレネルレンズ１３ｆは、入射面１３ｆ１から入射される太陽光を、対応して設けられている発電素子部２１に集光する。
発電素子部２１は、発電素子である太陽電池セル２３と、ボールレンズ２４とを備えている。
太陽電池セル２３は、フレキシブル基板１６上において、受光面２３ａを露出した状態で周囲を包囲する樹脂フレーム２２によってパッケージングされている。
太陽電池セル２３は、フレキシブル基板１６上において、受光面２３ａを露出した状態で周囲を包囲する樹脂フレーム２２によってパッケージングされている。
フレネルレンズ１３ｆは、当該フレネルレンズ１３ｆの光軸ＳがＺ方向に平行となるように、かつ光軸Ｓが受光面２３ａの中央を通過するように配置されている。
また、ボールレンズ２４は、当該ボールレンズ２４の中心が光軸Ｓを通過するように配置されることによって、受光面２３ａに対して太陽光を適切に導くことができる位置に配置されている。
また、ボールレンズ２４は、当該ボールレンズ２４の中心が光軸Ｓを通過するように配置されることによって、受光面２３ａに対して太陽光を適切に導くことができる位置に配置されている。
図４は、太陽電池セル２３の受光面２３ａを示す図である。
太陽電池セル２３は、一面が矩形状の受光面２３ａとされている半導体基板３０と、受光面２３ａに複数配列されている線状のグリッド電極３１と、これらグリッド電極３１の両端それぞれに接続され半導体基板３０の縁部に設けられた一対のバス電極３２とを備えている。
なお、図中、ハッチングの部分は、グリッド電極３１及びバス電極３２が設けられている部分を示しており、ハッチングの無い部分は、半導体基板３０が露出している部分を示している。
太陽電池セル２３は、一面が矩形状の受光面２３ａとされている半導体基板３０と、受光面２３ａに複数配列されている線状のグリッド電極３１と、これらグリッド電極３１の両端それぞれに接続され半導体基板３０の縁部に設けられた一対のバス電極３２とを備えている。
なお、図中、ハッチングの部分は、グリッド電極３１及びバス電極３２が設けられている部分を示しており、ハッチングの無い部分は、半導体基板３０が露出している部分を示している。
グリッド電極３１は、銀等の導体を細線状に形成した電極であり、半導体基板３０が受光した太陽光から変換された電気エネルギを集電する機能を有している。
バス電極３２は、グリッド電極３１と同様、銀等の導体により形成された電極であり、グリッド電極３１が集電した電気エネルギを外部に取り出す機能を有している。バス電極３２は、半導体基板３０におけるグリッド電極３１の長手方向に交差する方向に平行な両辺縁に沿って形成されている。
バス電極３２は、グリッド電極３１と同様、銀等の導体により形成された電極であり、グリッド電極３１が集電した電気エネルギを外部に取り出す機能を有している。バス電極３２は、半導体基板３０におけるグリッド電極３１の長手方向に交差する方向に平行な両辺縁に沿って形成されている。
各グリッド電極３１は、受光面２３ａのバス電極３２が設けられていない縁部に対して平行に延びており、受光面２３ａにおいて、バス電極３２の長手方向に沿って配列されている。
これらグリッド電極３１は、受光面２３ａの中央を通過している第１中央グリッド電極３１ａを含んでいる。
これらグリッド電極３１は、受光面２３ａの中央を通過している第１中央グリッド電極３１ａを含んでいる。
第１中央グリッド電極３１ａは、他のグリッド電極３１に対して平行に延びている。この第１中央グリッド電極３１ａには、受光面２３ａの中央において当該第１中央グリッド電極３１ａと交差している線状電極部３３が設けられている。
線状電極部３３は、バス電極３２が延びている方向に平行に形成されており、その両端が第１中央グリッド電極３１ａの両側に配置されているグリッド電極３１に接続されている。
これにより、例えば、線状電極部３３の両端が第１中央グリッド電極３１ａの両側に配置されているグリッド電極３１に接続されておらず、開放状態となっている場合と比較して、線状電極部３３が受光面２３ａから容易に剥離するのを抑制することができる。
線状電極部３３は、バス電極３２が延びている方向に平行に形成されており、その両端が第１中央グリッド電極３１ａの両側に配置されているグリッド電極３１に接続されている。
これにより、例えば、線状電極部３３の両端が第１中央グリッド電極３１ａの両側に配置されているグリッド電極３１に接続されておらず、開放状態となっている場合と比較して、線状電極部３３が受光面２３ａから容易に剥離するのを抑制することができる。
第１中央グリッド電極３１ａは、受光面２３ａの中央において線状電極部３３と交差することで交差部３４を形成している。
本実施形態の受光面２３ａにおいて、電極同士が交差している部分は交差部３４以外に無く、交差部３４は、受光面２３ａの中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成している。
このように、第１中央グリッド電極３１ａは、受光面２３ａの中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部３４を形成している交差グリッド電極を構成しており、交差部３４は、受光面２３ａの中央を示している。
本実施形態の受光面２３ａにおいて、電極同士が交差している部分は交差部３４以外に無く、交差部３４は、受光面２３ａの中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成している。
このように、第１中央グリッド電極３１ａは、受光面２３ａの中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部３４を形成している交差グリッド電極を構成しており、交差部３４は、受光面２３ａの中央を示している。
図３に戻って、ボールレンズ２４は、例えば、ホウケイ酸系又は石英系のガラスを用いて形成された球形のレンズである。ボールレンズ２４は、樹脂フレーム２２にシリコーン樹脂やアクリル樹脂等によって接着固定されている。これによって、ボールレンズ２４は、太陽電池セル２３に対してわずかな隙間をおいて固定されている。
ここで、ボールレンズ２４は、一般に、効率化の観点から受光面２３ａよりも大きい直径のものが用いられる。よって、ボールレンズ２４は、図３に示すように、太陽電池セル２３の受光面２３ａの全面を覆うように太陽電池セル２３側であるフレキシブル基板１６上の樹脂フレーム２２に固定されている。
なお、ボールレンズ２４と、太陽電池セル２３との間のわずかな隙間隙間には、上述の接着固定に用いるシリコーン樹脂やアクリル樹脂等を充填してもよい。
ボールレンズ２４は、フレネルレンズ１３ｆと、太陽電池セル２３との間に配置され、フレネルレンズ１３ｆが集光する太陽光を受光して太陽電池セル２３に導くように設けられている。つまり、フレネルレンズ１３ｆは、１次集光レンズを構成しており、ボールレンズ２４は、２次集光レンズを構成している。
この構成では、太陽光を１次集光レンズであるフレネルレンズ１３ｆで集光し、さらに２次集光レンズであるボールレンズ２４によってさらに集光して太陽電池セル２３に照射するので、太陽電池セル２３に対して大きな光エネルギーを集中させることができ、高効率で発電することができる。
この構成では、太陽光を１次集光レンズであるフレネルレンズ１３ｆで集光し、さらに２次集光レンズであるボールレンズ２４によってさらに集光して太陽電池セル２３に照射するので、太陽電池セル２３に対して大きな光エネルギーを集中させることができ、高効率で発電することができる。
モジュール１Ｍは、上述のように高効率で発電可能なユニット２０を複数備えて構成されており、各ユニット２０が発電した電力をコネクタ１４（図２）から出力する。
〔２．集光型太陽光発電モジュールの製造方法について〕
次に、このモジュール１Ｍの製造方法のうち、特に、ボールレンズ２４をフレキシブル基板１６側に取り付けるための取付方法と、モジュール１Ｍのレンズパネル１３を筐体１１に取り付ける際の位置合わせについて説明する。
次に、このモジュール１Ｍの製造方法のうち、特に、ボールレンズ２４をフレキシブル基板１６側に取り付けるための取付方法と、モジュール１Ｍのレンズパネル１３を筐体１１に取り付ける際の位置合わせについて説明する。
〔２．１ ボールレンズ２４の取付方法について〕
上述したように、ボールレンズ２４が太陽電池セル２３の受光面２３ａから大きくずれてしまうと、発電効率が低下する。
このため、各ボールレンズ２４は、筐体１１に固定される際に、当該ボールレンズ２４の光軸が、対応する太陽電池セル２３の受光面２３ａに精度よく一致するように位置調整した上で固定する必要がある。
上述したように、ボールレンズ２４が太陽電池セル２３の受光面２３ａから大きくずれてしまうと、発電効率が低下する。
このため、各ボールレンズ２４は、筐体１１に固定される際に、当該ボールレンズ２４の光軸が、対応する太陽電池セル２３の受光面２３ａに精度よく一致するように位置調整した上で固定する必要がある。
図５は、ボールレンズ２４を太陽電池セル２３側に取り付けるための取付装置、及びその取付方法を示す図である。
図５（ａ）中、ボールレンズ２４を取り付けるためのボールレンズ取付装置４０は、ボールレンズ２４をフレキシブル基板１６上で保持した状態で移動させ位置調整することができる位置調整部４１と、位置調整部４１を制御する制御部４２と、ボールレンズ２４及びボールレンズ２４を通じて太陽電池セル２３側を撮像するカメラ部４３とを備えている。
図５（ａ）中、ボールレンズ２４を取り付けるためのボールレンズ取付装置４０は、ボールレンズ２４をフレキシブル基板１６上で保持した状態で移動させ位置調整することができる位置調整部４１と、位置調整部４１を制御する制御部４２と、ボールレンズ２４及びボールレンズ２４を通じて太陽電池セル２３側を撮像するカメラ部４３とを備えている。
位置調整部４１は、ボールレンズ２４をフレキシブル基板１６上で保持する保持部４４と、制御部４２の命令に基づいて保持部４４を駆動する駆動部４５とを備えている。保持部４４は、ボールレンズ２４を保持孔４４ａに保持した状態で、Ｘ，Ｙ方向に自在に移動可能に構成されている。保持部４４は、駆動部４５によって駆動され、保持したボールレンズ２４をＸ，Ｙ方向に移動させることで、ボールレンズ２４と、太陽電池セル２３の受光面２３ａとの位置調整を行う。
カメラ部４３は、所定の撮像範囲を撮像して撮像画像データを生成し、制御部４２に対して撮像画像データを所定の時間間隔で連続的に与えるように構成されている。
カメラ部４３は、当該カメラ部４３が所定の撮像範囲を撮像する際の撮像方向がＺ方向に平行となるように、かつ撮像範囲の中心が受光面２３ａの中央のＸ−Ｙ座標上の位置と一致するように配置される。
このように配置されたカメラ部４３は、後の工程で配置されるフレネルレンズ１３ｆの光軸Ｓに沿って、ボールレンズ２４及びボールレンズ２４を通じて視認される受光面２３ａを撮像するように構成されている。
カメラ部４３は、当該カメラ部４３が所定の撮像範囲を撮像する際の撮像方向がＺ方向に平行となるように、かつ撮像範囲の中心が受光面２３ａの中央のＸ−Ｙ座標上の位置と一致するように配置される。
このように配置されたカメラ部４３は、後の工程で配置されるフレネルレンズ１３ｆの光軸Ｓに沿って、ボールレンズ２４及びボールレンズ２４を通じて視認される受光面２３ａを撮像するように構成されている。
制御部４２は、カメラ部４３から撮像画像データが与えられると、その撮像画像に基づいて、ボールレンズ２４と太陽電池セル２３の受光面２３ａとの位置関係を示す位置情報（ボールレンズ位置情報）を取得し、この位置情報に基づいてボールレンズ２４を適切な位置に移動させるための命令を生成し、駆動部４５に与える。
ボールレンズ２４は、上記ボールレンズ取付装置４０を用いることにより、以下のようにして太陽電池セル２３側に取り付けられる。
まず、図５（ａ）に示すように、ボールレンズ取付装置４０を、取付対象であるフレキシブル基板１６上の太陽電池セル２３の受光面２３ａ上に配置する。
まず、図５（ａ）に示すように、ボールレンズ取付装置４０を、取付対象であるフレキシブル基板１６上の太陽電池セル２３の受光面２３ａ上に配置する。
次いで、図５（ｂ）に示すように、ボールレンズ２４を、保持部４４の保持孔４４ａに挿入する。保持孔４４ａは、Ｘ，Ｙ方向にボールレンズ２４を移動可能に保持しつつも容易にボールレンズ２４が取り外し可能にされている。
よって、ボールレンズ２４は、保持孔４４ａに挿入されることで、移動可能に保持される。
ボールレンズ２４は、図に示すように、保持孔４４ａに保持されつつ、樹脂フレーム２２上に配置される。
よって、ボールレンズ２４は、保持孔４４ａに挿入されることで、移動可能に保持される。
ボールレンズ２４は、図に示すように、保持孔４４ａに保持されつつ、樹脂フレーム２２上に配置される。
図５（ｂ）の状態において、カメラ部４３は、ボールレンズ２４の入射面２４ａ側から光軸Ｓに平行に、ボールレンズ２４及びボールレンズ２４を通じて認識される受光面２３ａを撮像する。
図６は、図５（ｂ）の状態においてカメラ部４３が撮像した撮像画像の一例を示す図である。
ボールレンズ２４の直径は、太陽電池セル２３の受光面２３ａよりも大きい値に設定されているので、受光面２３ａは、全面がボールレンズ２４に覆われている。よって、受光面２３ａの外形の輪郭を撮像画像５０上で認識することはできない。
ボールレンズ２４の直径は、太陽電池セル２３の受光面２３ａよりも大きい値に設定されているので、受光面２３ａは、全面がボールレンズ２４に覆われている。よって、受光面２３ａの外形の輪郭を撮像画像５０上で認識することはできない。
一方、受光面２３ａ上に形成されたグリッド電極３１については、ボールレンズ２４を通じて認識可能であり、図６に示すように、撮像画像５０には、ボールレンズ２４の画像部分５１が現れているとともに、このボールレンズ２４の画像部分５１内に、ボールレンズ２４を通じて認識することができるグリッド電極３１の画像部分５２が多数現れている。なお、図６中、ハッチングの部分が、グリッド電極３１の画像部分５２である。
ここで、ボールレンズ２４は、球状なので、入射面２４ａも球状である。よって、光軸Ｓに平行にボールレンズ２４を見たときのボールレンズ２４を通じて認識されるグリッド電極３１は、ボールレンズ２４の中央部分から離れるに従って、入射面２４ａの曲率によって像に歪が生じる。よって、図６に示すように、ボールレンズ２４の画像部分５１内に現れるグリッド電極３１の画像部分５２は、当該ボールレンズ２４の中央部分から離れるに従って線状であることが認識できない程度にまで歪が生じている。
しかし、ボールレンズ２４の画像部分５１の中央部分における、グリッド電極３１の画像部分５２は、線状であることが認識できる程度に比較的明りょうに現れている。このことより、ボールレンズ２４の中央部分においては、グリッド電極３１を比較的明りょうに認識できることが判る。
ここで、図６に示すボールレンズ２４の画像部分５１の中央部分には、受光面２３ａの中央を通過している第１中央グリッド電極３１ａの画像部分５２ａと、第１中央グリッド電極３１ａと交差部３４を形成している線状電極部３３の画像部分５３とが現れている。
ここで、図６に示すボールレンズ２４の画像部分５１の中央部分には、受光面２３ａの中央を通過している第１中央グリッド電極３１ａの画像部分５２ａと、第１中央グリッド電極３１ａと交差部３４を形成している線状電極部３３の画像部分５３とが現れている。
このように、ボールレンズ２４の中央部分においては、グリッド電極３１の形状を認識することができる。
従って、第１中央グリッド電極３１ａと線状電極部３３とが形成している交差部３４が、ボールレンズ２４の輪郭のほぼ中央となるようにボールレンズ２４の位置を調整することで、ボールレンズ２４を、光軸Ｓ上に精度よく配置することができる。
従って、第１中央グリッド電極３１ａと線状電極部３３とが形成している交差部３４が、ボールレンズ２４の輪郭のほぼ中央となるようにボールレンズ２４の位置を調整することで、ボールレンズ２４を、光軸Ｓ上に精度よく配置することができる。
つまり、カメラ部４３が撮像する撮像画像５０において、ボールレンズ２４の画像部分５１の輪郭から特定される当該輪郭の中央に、交差部３４の画像部分５４が位置するように、ボールレンズ２４の位置を調整すれば、ボールレンズ２４の中心が、光軸Ｓを通過するように精度よく配置することができる。
そこで、制御部４２は、カメラ部４３から撮像画像データが与えられると、撮像画像５０から、ボールレンズ２４の画像部分５１の輪郭と、交差部３４の画像部分５４とを特定し、ボールレンズ２４と太陽電池セル２３の交差部３４との位置関係を示すボールレンズ位置情報を取得する（二次集光レンズ位置情報取得ステップ）。
さらに、制御部４２は、上記ボールレンズ位置情報に基づいて、ボールレンズ２４の輪郭の中心に交差部３４を移動させるために必要な移動量を求める。制御部４２は、この移動量を命令として、駆動部４５に与える。
駆動部４５は、制御部４２から与えられた移動量に応じて、保持部４４を移動させ、ボールレンズ２４の位置を調整する（二次集光レンズ調整ステップ）。
以上のように、制御部４２は、ボールレンズ位置情報の取得と、ボールレンズ位置情報に基づいたボールレンズ２４の位置調整とを繰り返すことで、ボールレンズ２４を適切な位置に配置する。
以上のように、制御部４２は、ボールレンズ位置情報の取得と、ボールレンズ位置情報に基づいたボールレンズ２４の位置調整とを繰り返すことで、ボールレンズ２４を適切な位置に配置する。
なお、本実施形態において、制御部４２は、ボールレンズ２４の輪郭の中心に交差部３４を移動させるために必要な移動量を駆動部４５に与える場合を示したが、例えば、前記移動量を当該ボールレンズ取付装置４０の操作者に対して表示し、表示を確認した前記操作者が、前記移動量に基づいて、位置調整部４１を操作し、ボールレンズ２４の位置を調整してもよい。
また、上記ボールレンズ取付装置４０は、受光面２３ａに対して、ボールレンズ２４を移動させて調整するように構成した場合を示したが、ボールレンズ２４を固定し、固定されたボールレンズ２４に対して太陽電池セル２３側を移動させて調整するように構成することもできる。
図５（ｃ）に示すように、ボールレンズ２４の位置調整を終えると、その位置でボールレンズ２４を固定するために、ボールレンズ２４と、樹脂フレーム２２との境界部分に、接着固定用の樹脂２５を付着させ、ボールレンズ２４と、樹脂フレーム２２とを接着固定する。
ボールレンズ２４と、樹脂フレーム２２との接着固定が完了し、保持部４４を取り外せば、ボールレンズ２４の取り付けが完了する。
ボールレンズ２４と、樹脂フレーム２２との接着固定が完了し、保持部４４を取り外せば、ボールレンズ２４の取り付けが完了する。
なお、上記制御部４３は、ＣＰＵや記憶装置等を備えたコンピュータによって構成されていてもよく、制御部４３としての各機能は、コンピュータプログラムによって実現される。前記記憶装置には、制御部４３としての機能を実現するためのコンピュータプログラムも記憶されている。
このコンピュータプログラムは、複数個整列して設けられた太陽電池セルと、入射面に入射される太陽光を集光する複数の集光レンズがそれぞれの光軸上で前記太陽電池セルと対応する位置に形成されている集光部材と、を備え、前記太陽電池セルの受光面には、線状に形成された複数のグリッド電極が配列され、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいる集光型太陽光発電モジュールの製造に関する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記集光レンズと前記太陽電池セルとを前記集光レンズの前記入射面側から見たときの、前記集光レンズと前記交差部との位置関係を示す位置情報を取得する位置情報取得ステップの前に、前記太陽電池セルと前記二次集光レンズ（ボールレンズ２４）とを前記二次集光レンズの入射面側から見たときの、前記二次集光レンズと前記交差部との位置関係を示す二次集光レンズ位置情報を取得する二次集光レンズ位置情報取得ステップと、前記二次集光レンズ位置情報に基づいて、前記二次集光レンズと、前記太陽電池セルとの間の位置調整を行う二次集光レンズ調整ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
〔２．２ レンズパネル１３の位置合わせについて〕
上述したように、発電素子部２１（太陽電池セル２３）はフレネルレンズ１３ｆと対応して、当該フレネルレンズ１３ｆの光軸Ｓ上に設けられている。仮に、発電素子部２１がフレネルレンズ１３ｆの光軸から大きくずれてしまうと、発電効率が低下する。
このため、レンズパネル１３は、筐体１１に固定される際に、当該レンズパネル１３が有する各フレネルレンズ１３ｆの光軸が、筐体１１内に設けられた対応する各発電素子部２１に精度よく一致するように位置調整する必要がある。
上述したように、発電素子部２１（太陽電池セル２３）はフレネルレンズ１３ｆと対応して、当該フレネルレンズ１３ｆの光軸Ｓ上に設けられている。仮に、発電素子部２１がフレネルレンズ１３ｆの光軸から大きくずれてしまうと、発電効率が低下する。
このため、レンズパネル１３は、筐体１１に固定される際に、当該レンズパネル１３が有する各フレネルレンズ１３ｆの光軸が、筐体１１内に設けられた対応する各発電素子部２１に精度よく一致するように位置調整する必要がある。
図７は、筐体１１にレンズパネル１３を取り付ける場合の位置決め要領の一例を示す斜視図である。なお、図７において、互いに直交する３方向を図示のＸ、Ｙ、Ｚとする。
例えば、撮像装置として４台のカメラ６０〜６３を用意し、レンズパネル１３の四隅にあるフレネルレンズ１３ｆを通して、対応する位置にある発電素子部２１を撮像する。カメラ６０〜６３のＸ−Ｙ座標上の位置は、対応する四隅にある発電素子部２１と一致している。従って、カメラ６０〜６３は、フレネルレンズ１３ｆの入射面１３ｆ１側から当該フレネルレンズ１３ｆの光軸Ｓに沿って、フレネルレンズ１３ｆと発電素子部２１とを見たときの画像を撮像する。
カメラ６０〜６３が撮像した撮像画像データは、制御装置６５に与えられる。
カメラ６０〜６３が撮像した撮像画像データは、制御装置６５に与えられる。
制御装置６５は、例えばパソコン等の画像情報処理を行う装置である。制御装置６５は、カメラ６０〜６３から与えられる撮像画像データに基づいて、フレネルレンズ１３ｆと、発電素子部２１との位置関係を示す位置情報を取得する。
制御装置６５は、取得した位置情報に基づいて、位置調節器６６を動作させ、適切な位置にレンズパネル１３を移動させることで、レンズパネル１３と、発電素子部２１との位置調整を行う。位置調節器６６は、Ｘ，Ｙ方向にレンズパネル１３を移動させ、また、レンズパネル１３をＸ−Ｙ平面上で、僅かに回転させることもできる。
制御装置６５は、取得した位置情報に基づいて、位置調節器６６を動作させ、適切な位置にレンズパネル１３を移動させることで、レンズパネル１３と、発電素子部２１との位置調整を行う。位置調節器６６は、Ｘ，Ｙ方向にレンズパネル１３を移動させ、また、レンズパネル１３をＸ−Ｙ平面上で、僅かに回転させることもできる。
図８の（ｂ）は、１単位のフレネルレンズ１３ｆと、発電素子部２１との位置関係を示す図である。なお、各部の寸法は、必ずしも実寸に比例したものではない。また、図８の（ａ）はフレネルレンズ１３ｆの正面図、（ｃ）は発電素子部２１の正面図である。
例えば、フレネルレンズ１３ｆは、一辺５０ｍｍの正方形、発電素子部２１の太陽電池セル２３の受光面２３ａは、一辺３．５ｍｍの正方形であり、受光面２３ａの直前にボールレンズ２４が配置されている。フレネルレンズ１３ｆは、前述のように、ガラス板の基材１３ｆ２と、レンズ本体を成すシリコーン樹脂膜１３ｆ３とによって構成される。
フレネルレンズ１３ｆで集光した太陽光は、発電素子部２１に入射する。
例えば、フレネルレンズ１３ｆは、一辺５０ｍｍの正方形、発電素子部２１の太陽電池セル２３の受光面２３ａは、一辺３．５ｍｍの正方形であり、受光面２３ａの直前にボールレンズ２４が配置されている。フレネルレンズ１３ｆは、前述のように、ガラス板の基材１３ｆ２と、レンズ本体を成すシリコーン樹脂膜１３ｆ３とによって構成される。
フレネルレンズ１３ｆで集光した太陽光は、発電素子部２１に入射する。
図８の（ａ）に示すように、フレネルレンズ１３ｆ（シリコーン樹脂膜１３ｆ３）には、同心円状にフレネルパターンが形成されている。フレネルレンズ１３ｆの中心部には、フレネルパターンの無い中央領域１３ｇが形成されている。中央領域１３ｇは、その周りの集光領域１３ｈ（斜線部）と異なり、集光には寄与しないが光を通過させる。中央領域１３ｇの直径は、例えば２ｍｍ程度である。
図９は、フレネルパターンの詳細の一例を示すグラフであり、横軸は中心からの半径［ｍｍ］、縦軸は、基材１３ｆ２からの突出量［ｍｍ］を表す。図示のように、径方向の外側へ行くほど、突出量が大きくなる（凹凸の落差が大きくなる。）。このようなパターン形状により、凸レンズと同様な集光性が得られる。中心部の中央領域１３ｇは、集光には寄与しないが光を通過させる。
また、シリコーン樹脂１３ｆ２のフレネルパターンを基材１３ｆ２に貼り付けることにより、接着剤の収縮や温度変化等の要因によって、結果的に、元々は平坦な中央領域１３ｇが外側へ引っ張られて、凹レンズ状に中心が最も薄く、外側ほど厚い形状になっている。この中央領域１３ｇはフレネルパターンが無いので、中央領域１３ｇを通して、カメラ６０〜６３で、発電素子部２１を見ることができる。
また、シリコーン樹脂１３ｆ２のフレネルパターンを基材１３ｆ２に貼り付けることにより、接着剤の収縮や温度変化等の要因によって、結果的に、元々は平坦な中央領域１３ｇが外側へ引っ張られて、凹レンズ状に中心が最も薄く、外側ほど厚い形状になっている。この中央領域１３ｇはフレネルパターンが無いので、中央領域１３ｇを通して、カメラ６０〜６３で、発電素子部２１を見ることができる。
すなわち、中央領域１３ｇ以外のフレネルレンズ１３ｆ（すなわち集光領域１３ｈ）を通してカメラや肉眼で発電素子部２１を見ようとすると、ぼやけたり、像が歪んだりして、明瞭に見ることができない場合がある。しかし、凹レンズとなる中央領域１３ｇを通してならば、明瞭に見ることができる。
そこで、フレネルレンズ１３ｆの中心部の小さな中央領域１３ｇを通して、発電素子部２１を見ることにより、発電素子部２１と、対応するフレネルレンズ１３ｆとの位置合わせを行うことができる。
そこで、フレネルレンズ１３ｆの中心部の小さな中央領域１３ｇを通して、発電素子部２１を見ることにより、発電素子部２１と、対応するフレネルレンズ１３ｆとの位置合わせを行うことができる。
すべての発電素子部２１と、対応するフレネルレンズ１３ｆとの位置合わせを行うことは、能率が悪いので、例えば４隅の発電素子部２１と、対応する４隅のフレネルレンズ１３ｆとの位置合わせを行う。これにより、高い精度で、かつ、迅速に、位置合わせを行うことができる。
但し基本的には、少なくとも２つ（但し、なるべく互いに離れた位置にある２つ）のフレネルレンズ１３ｆについて、発電素子部２１が視野の中心に来るようにレンズパネル１３を位置決めすることによって、容易に、レンズパネル１３全体での、フレネルレンズ対発電素子部の位置合わせを実現することができる。これは、発電素子部２１及びフレネルレンズ１３ｆは共に、整列して設けられているので、一部で位置合わせをすれば、全体にもその位置合わせの効果が及ぶからである。
但し基本的には、少なくとも２つ（但し、なるべく互いに離れた位置にある２つ）のフレネルレンズ１３ｆについて、発電素子部２１が視野の中心に来るようにレンズパネル１３を位置決めすることによって、容易に、レンズパネル１３全体での、フレネルレンズ対発電素子部の位置合わせを実現することができる。これは、発電素子部２１及びフレネルレンズ１３ｆは共に、整列して設けられているので、一部で位置合わせをすれば、全体にもその位置合わせの効果が及ぶからである。
図１０は、フレネルレンズ対発電素子部の位置合わせについての要領の一例を示す図である。
上述のように、受光面２３ａは、ボールレンズ２４によって覆われているので、中央領域１３ｇにおいては、ボールレンズ２４を確認することができる。
また、上述したように、ボールレンズ２４の中央部分においては、グリッド電極３１を比較的明りょうに認識することができる。
本実施形態では、ボールレンズ２４は、受光面２３ａの中央に一致した状態のフレネルレンズ１３ｆの光軸Ｓに沿うように位置調整して固定されている。
このため、各カメラ６０〜６３によって中央領域１３ｇを見たときに、ボールレンズ２４を見ることができるとともに、このボールレンズ２４の中央部分において、第１中央グリッド電極３１ａと交差する線状電極部３３及び交差部３４を見ることができる。
上述のように、受光面２３ａは、ボールレンズ２４によって覆われているので、中央領域１３ｇにおいては、ボールレンズ２４を確認することができる。
また、上述したように、ボールレンズ２４の中央部分においては、グリッド電極３１を比較的明りょうに認識することができる。
本実施形態では、ボールレンズ２４は、受光面２３ａの中央に一致した状態のフレネルレンズ１３ｆの光軸Ｓに沿うように位置調整して固定されている。
このため、各カメラ６０〜６３によって中央領域１３ｇを見たときに、ボールレンズ２４を見ることができるとともに、このボールレンズ２４の中央部分において、第１中央グリッド電極３１ａと交差する線状電極部３３及び交差部３４を見ることができる。
制御装置６５は、ずれた位置に発電素子部２１のボールレンズ２４の一部が見える程度の（ａ）の位置から、中央にボールレンズ２４が見えるように、レンズパネル１３の位置を微調節する。そして、（ｂ）のように、線状電極部３３及び交差部３４が中央領域１３ｇに現れた状態を経て、（ｃ）のように、交差部３４が中央領域１３ｇのほぼ中心となる状態になれば、この発電素子部２１については位置合わせ完了である。この要領で、４隅の発電素子部２１において認識される交差部３４が、それぞれのフレネルレンズ１３ｆの中心部の中央領域１３ｇを通して４台のカメラ６０〜６３により各々の中心に見ることができれば、位置合わせ完了である。
各カメラ６０〜６３は、上記のように認識される状態を、撮像画像データとして出力する。制御装置６５は、各カメラ６０〜６３から与えられる、上記のような状態を示す撮像画像データから、フレネルレンズ１３ｆと交差部３４との位置関係を示す位置情報を取得する。
制御装置６５は、さらに、取得した位置情報からレンズパネル１３を適切な位置に移動させるための移動量を求め、それに基づいて、位置調節器６６を制御する。
制御装置６５は、さらに、取得した位置情報からレンズパネル１３を適切な位置に移動させるための移動量を求め、それに基づいて、位置調節器６６を制御する。
なお、レンズパネル１３の４隅で位置合わせをするのは一例に過ぎず、色々なバリエーションが考えられる。基本的には、前述のように、互いになるべく離れた２箇所（例えば対角線上の両端）でも可能である。すなわち、少なくとも２つのフレネルレンズ１３ｆについて、発電素子部２１が視野の中心に来るようにレンズパネル１３を位置決めすることによって、容易に、レンズパネル１３全体での、フレネルレンズ１３ｆ対発電素子部２１の位置合わせを実現することができる。
また、フレネルレンズ１３ｆは、その全数に共通に中央領域１３ｇが設けられていてもよいし、位置合わせに用いられる一部のフレネルレンズ１３ｆにのみ設けられていてもよい。
また、フレネルレンズ１３ｆは、その全数に共通に中央領域１３ｇが設けられていてもよいし、位置合わせに用いられる一部のフレネルレンズ１３ｆにのみ設けられていてもよい。
また、本実施形態では、発電素子部２１がボールレンズ２４を備えている場合を示したが、発電素子部２１がボールレンズ２４を備えておらず、受光面２３ａが露出している場合であっても、各カメラ６０〜６３は、対応する発電素子部２１の受光面２３ａに形成された交差部３４を確認することができるので、上記方法によるレンズパネル１３の位置調整を行うことができる。
また、上記制御装置６５は、ＣＰＵや記憶装置等を備えたコンピュータによって構成されていてもよく、この場合、制御装置６５としての機能は、コンピュータプログラムによって実現される。前記記憶装置には、制御装置６５としての機能を実現するためのコンピュータプログラムも記憶されている。
このコンピュータプログラムは、複数個整列して設けられた太陽電池セルと、入射面に入射される太陽光を集光する複数の集光レンズがそれぞれの光軸上で前記太陽電池セルと対応する位置に形成されている集光部材と、を備え、前記太陽電池セルの受光面には、線状に形成された複数のグリッド電極が配列され、前記複数のグリッド電極は、前記受光面の中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成している交差グリッド電極を含んでいる集光型太陽光発電モジュールの製造に関する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記集光レンズと前記太陽電池セルとを前記集光レンズの前記入射面側から見たときの、前記集光レンズと前記交差部との位置関係を示す位置情報を取得する位置情報取得ステップと、前記位置情報に基づいて、前記集光部材と、各前記太陽電池セルとの間の位置調整を行う調整ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
〔３．効果について〕
本実施形態の太陽電池セル２３によれば、線状に形成された複数のグリッド電極３１が受光面２３ａに配列されており、これら複数のグリッド電極３１は、受光面２３ａの中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部３４を形成している交差グリッド電極としての第１中央グリッド電極３１ａを含んでいるので、受光面２３ａに対して太陽光を集光するフレネルレンズ１３ｆやボールレンズ２４といった集光レンズを配置する場合に、集光レンズを通じて交差部３４の位置を認識することができ、集光レンズと交差部３４との位置関係に基づいて、集光レンズの光軸を受光面２３ａの中央に精度よく位置調整することができる。この結果、集光レンズと、これに対応する太陽電池セル２３との相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
本実施形態の太陽電池セル２３によれば、線状に形成された複数のグリッド電極３１が受光面２３ａに配列されており、これら複数のグリッド電極３１は、受光面２３ａの中央で電極同士が交差することにより中央特有の形態を成す交差部３４を形成している交差グリッド電極としての第１中央グリッド電極３１ａを含んでいるので、受光面２３ａに対して太陽光を集光するフレネルレンズ１３ｆやボールレンズ２４といった集光レンズを配置する場合に、集光レンズを通じて交差部３４の位置を認識することができ、集光レンズと交差部３４との位置関係に基づいて、集光レンズの光軸を受光面２３ａの中央に精度よく位置調整することができる。この結果、集光レンズと、これに対応する太陽電池セル２３との相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
また本実施形態において、第１中央グリッド電極３１ａには、受光面２３ａの中央において当該第１中央グリッド電極３１ａと交差する線状電極部３３が設けられているので、交差部３４を、第１中央グリッド電極３１ａと、線状電極部３３とによって形成することができ、グリッド電極の面積を大きく増加させることなく、交差部３４を設けることができる。
また、本実施形態のモジュール１Ｍ（ユニット２０）によれば、太陽電池セル２３のグリッド電極３１が交差部３４を形成している交差グリッド電極を含んでいるので、上記同様、レンズパネル１３（フレネルレンズ１３ｆ）と、これに対応する太陽電池セル２３との相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
本実施形態のモジュール１Ｍ（ユニット２０）では、フレネルレンズ１３ｆと、太陽電池セル２３との間に配置され、フレネルレンズ１３ｆが集光する太陽光を太陽電池セル２３に導く二次集光レンズとしてのボールレンズ２４をさらに備えており、この場合にも、ボールレンズ２４と交差部３４との位置関係、及びフレネルレンズ１３ｆと交差部３４の位置関係に基づいて、各集光レンズの光軸を受光面２３ａの中央に精度よく位置調整することができる。この結果、ボールレンズ２４を備えていたとしても、各集光レンズと、これに対応する太陽電池セル２３との相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
また、本実施形態において、ボールレンズ２４は、太陽電池セル２３の受光面２３ａを覆うように当該太陽電池セル２３側に固定されているが、この場合にも、各集光レンズを通じて交差部３４の位置を認識することができるので、各集光レンズと、これに対応する太陽電池セル２３との相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
また、本実施形態において、ボールレンズ２４は、太陽電池セル２３の受光面２３ａを覆うように当該太陽電池セル２３側に固定されているが、この場合にも、各集光レンズを通じて交差部３４の位置を認識することができるので、各集光レンズと、これに対応する太陽電池セル２３との相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
さらに、本実施形態のモジュール１Ｍの製造方法においても、太陽電池セル２３のグリッド電極３１が交差部３４を形成している交差グリッド電極を含んでいるので、交差部３４によって受光面２３ａの中央を容易に認識でき、レンズパネル１３と、これに対応する太陽電池セル２３との相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
〔４．変形例について〕
図１１は、変形例に係る太陽電池セル２３の受光面２３ａを示す図であり、線状電極部３３の他の態様を示している。
図１１において、線状電極部３３は、その両端が、他のグリッド電極３１に接続されておらず、開放状態となっている。
図１１は、変形例に係る太陽電池セル２３の受光面２３ａを示す図であり、線状電極部３３の他の態様を示している。
図１１において、線状電極部３３は、その両端が、他のグリッド電極３１に接続されておらず、開放状態となっている。
上記の場合においても、線状電極部３３と、第１中央グリッド電極３１ａとは、受光面２３ａの中央において互いに交差することで交差部３４を形成しているので、受光面２３ａに太陽光を導く集光レンズと、これに対応する太陽電池セル２３との相互の位置合わせを精度よく行うことができる。
なお、線状電極部３３は、第１中央グリッド電極３１ａとの間で、受光面２３ａの中央において交差していればその長手方向の長さを適宜変更することができる。
なお、線状電極部３３は、第１中央グリッド電極３１ａとの間で、受光面２３ａの中央において交差していればその長手方向の長さを適宜変更することができる。
また、図４、図１１では、線状電極部３３をバス電極３２に平行に形成した場合を示したが、線状電極部３３は、第１中央グリッド電極３１ａとの間で交差していればよい。さらに、線状電極部３３は、第１中央グリッド電極３１ａに対して９０度以外の角度、例えば４５度の角度で交差するように設けてもよい。
〔５．その他〕
図１２は、他の実施形態に係る太陽電池セル２３を示す図であり、（ａ）は、太陽電池セル２３の受光面２３ａを示す図であり、（ｂ）は、ボールレンズ２４を通じて（ａ）に示す受光面をカメラ部が撮像した撮像画像の一例を示す図である。
本実施形態は、受光面２３ａの中央を通過する第２中央グリッド電極３１ｂが、一対設けられている点において相違している。
図１２は、他の実施形態に係る太陽電池セル２３を示す図であり、（ａ）は、太陽電池セル２３の受光面２３ａを示す図であり、（ｂ）は、ボールレンズ２４を通じて（ａ）に示す受光面をカメラ部が撮像した撮像画像の一例を示す図である。
本実施形態は、受光面２３ａの中央を通過する第２中央グリッド電極３１ｂが、一対設けられている点において相違している。
図１２（ａ）において、一対の第２中央グリッド電極３１ｂは、受光面２３ａの幅方向中央に配列され、それぞれが受光面２３ａの中央を通過することで、交差グリッド電極を構成している。
一対の第２中央グリッド電極３１ｂは、他のグリッド電極３１に対して交差する方向に延びかつ互いに交差することで交差部３４を形成している斜め電極部３６と、斜め電極部３６の両端部からバス電極３２が設けられている受光面２３ａの縁側に向かって他のグリッド電極３１に対してに平行に延びる平行電極部３７とを備えている。
一対の第２中央グリッド電極３１ｂは、他のグリッド電極３１に対して交差する方向に延びかつ互いに交差することで交差部３４を形成している斜め電極部３６と、斜め電極部３６の両端部からバス電極３２が設けられている受光面２３ａの縁側に向かって他のグリッド電極３１に対してに平行に延びる平行電極部３７とを備えている。
図１２（ｂ）に示すように、この場合においても、ボールレンズ２４の画像部分５１の中央部分には、受光面２３ａの中央を通過している一対の第２中央グリッド電極３１ｂの画像部分５２ｂが現れている。なお、図１２（ｂ）中、ハッチングの部分が、グリッド電極３１の画像部分５２（第２中央グリッド電極３１ｂの画像部分５２ｂ）である。
さらに、ボールレンズ２４の画像部分５１の中央部分には、一対の第２中央グリッド電極３１ｂを構成している斜め電極部３６の画像部分５６、平行電極部３７の画像部分５７も現れており、さらに、交差部３４の画像部分５４も現れている。
これにより、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、ボールレンズ２４を、光軸Ｓ上に精度よく配置することができる。
さらに、ボールレンズ２４の画像部分５１の中央部分には、一対の第２中央グリッド電極３１ｂを構成している斜め電極部３６の画像部分５６、平行電極部３７の画像部分５７も現れており、さらに、交差部３４の画像部分５４も現れている。
これにより、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、ボールレンズ２４を、光軸Ｓ上に精度よく配置することができる。
また、図４に示した太陽電池セル２３の受光面２３ａでは、他のグリッド電極３１に平行に延びて受光面２３ａの中央を通過する第１中央グリッド電極３１ａが存在しており、この第１中央グリッド電極３１ａを利用することにより、できるだけ、グリッド電極の面積を増加させずに交差部３４を形成した。
一方、図１２（ａ）に示すように、他のグリッド電極３１に平行に延びて受光面２３ａの中央を通過する第１中央グリッド電極３１ａが存在しない場合には、本実施形態のように、斜め電極部３６及び平行電極部３７を備える一対の第２中央グリッド電極３１ｂを受光面２３ａの幅方向中央に配列すれば、交差部３４を設けることができる。
一方、図１２（ａ）に示すように、他のグリッド電極３１に平行に延びて受光面２３ａの中央を通過する第１中央グリッド電極３１ａが存在しない場合には、本実施形態のように、斜め電極部３６及び平行電極部３７を備える一対の第２中央グリッド電極３１ｂを受光面２３ａの幅方向中央に配列すれば、交差部３４を設けることができる。
このように、本実施形態では、他のグリッド電極３１に平行に延びて受光面２３ａの中央を通過する第１中央グリッド電極３１ａが存在しなくとも、斜め電極部３６を備える一対の第２中央グリッド電極３１ｂによって交差部３４を形成することができる。これにより、グリッド電極の面積を大きく増加させることなく、交差部３４を設けることができる。
〔６．むすび〕
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 集光型太陽光発電パネル
１Ｍ 集光型太陽光発電モジュール
２ 支柱
３ 架台
１１ 筐体
１１ａ 底面
１１ｃ 開口
１２ フレキシブルプリント配線板
１３ レンズパネル
１３ｆ フレネルレンズ
１３ｆ１ 入射面
１３ｆ２ 基材
１３ｆ３ シリコーン樹脂膜
１３ｇ 中央領域
１３ｈ 集光領域
１４ コネクタ
１５ 壁部
１５ａ 端面
１６ フレキシブル基板
２０ ユニット
２１ 発電素子部
２２ 樹脂フレーム
２３ 太陽電池セル
２３ａ 受光面
２４ ボールレンズ
２４ａ 入射面
２５ 樹脂
３０ 半導体基板
３１ グリッド電極
３１ａ 第１中央グリッド電極
３１ｂ 第２中央グリッド電極
３２ バス電極
３３ 線状電極部
３４ 交差部
３６ 斜め電極部
３７ 平行電極部
４０ ボールレンズ取付装置
４１ 位置調整部
４２ 制御部
４３ カメラ部
４４ 保持部
４４ａ 保持孔
４５ 駆動部
５０ 撮像画像
５１ ボールレンズの画像部分
５２ グリッド電極の画像部分
５２ａ 第１中央グリッド電極の画像部分
５２ｂ 第２中央グリッド電極の画像部分
５３ 線状電極部の画像部分画像部分
５４ 交差部の画像部分
５６ 斜め電極部の画像部分
５７ 平行電極部の画像部分
６０〜６３ カメラ
６５ 制御装置
６６ 位置調節器
１００ 集光型太陽光発電装置
１Ｍ 集光型太陽光発電モジュール
２ 支柱
３ 架台
１１ 筐体
１１ａ 底面
１１ｃ 開口
１２ フレキシブルプリント配線板
１３ レンズパネル
１３ｆ フレネルレンズ
１３ｆ１ 入射面
１３ｆ２ 基材
１３ｆ３ シリコーン樹脂膜
１３ｇ 中央領域
１３ｈ 集光領域
１４ コネクタ
１５ 壁部
１５ａ 端面
１６ フレキシブル基板
２０ ユニット
２１ 発電素子部
２２ 樹脂フレーム
２３ 太陽電池セル
２３ａ 受光面
２４ ボールレンズ
２４ａ 入射面
２５ 樹脂
３０ 半導体基板
３１ グリッド電極
３１ａ 第１中央グリッド電極
３１ｂ 第２中央グリッド電極
３２ バス電極
３３ 線状電極部
３４ 交差部
３６ 斜め電極部
３７ 平行電極部
４０ ボールレンズ取付装置
４１ 位置調整部
４２ 制御部
４３ カメラ部
４４ 保持部
４４ａ 保持孔
４５ 駆動部
５０ 撮像画像
５１ ボールレンズの画像部分
５２ グリッド電極の画像部分
５２ａ 第１中央グリッド電極の画像部分
５２ｂ 第２中央グリッド電極の画像部分
５３ 線状電極部の画像部分画像部分
５４ 交差部の画像部分
５６ 斜め電極部の画像部分
５７ 平行電極部の画像部分
６０〜６３ カメラ
６５ 制御装置
６６ 位置調節器
１００ 集光型太陽光発電装置
Claims (8)
- 線状に形成された複数のグリッド電極が受光面に配列されているとともに、光軸が前記受光面の中央を直交するように対向配置され太陽光を前記受光面に集光する板状の集光レンズを備えた集光型太陽光発電ユニットに用いられる太陽電池セルであって、
前記複数のグリッド電極は、
互いに平行に配列されるとともに、前記受光面の中央を挟んで配置された一対の第１グリッド電極と、
前記受光面の中央で互いに交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成し、かつ、前記一対の第１グリッド電極間の領域内に収まるように形成されている一対の交差グリッド電極と、を含み、
前記複数のグリッド電極の内、前記一対の第１グリッド電極及び前記一対の交差グリッド電極のいずれでもない他のグリッド電極は、前記一対の第１グリッド電極に平行に延び、前記領域の外側に配置されている
太陽電池セル。 - 前記一対の交差グリッド電極は、前記一対の第１グリッド電極に対して平行に延び、前記受光面の中央を通過する中央グリッド電極と、
前記受光面の中央において当該中央グリッド電極と交差する、前記中央グリッド電極よりも短い線状電極部と、を含む請求項１に記載の太陽電池セル。 - 前記線状電極部は、その両端が前記一対の第１グリッド電極に接続されている請求項２に記載の太陽電池セル。
- 前記一対の交差グリッド電極は、前記一対の第１グリッド電極に対して交差する方向に延びかつ互いに交差することで前記交差部を形成している斜め電極部と、前記斜め電極部の両端部から前記受光面の縁側に向かって前記一対の第１グリッド電極に対して平行に延びる平行電極部とを備えている
請求項１に記載の太陽電池セル。 - 線状に形成された複数のグリッド電極が受光面に配列されている太陽電池セルと、光軸が前記受光面の中央を直交するように前記太陽電池セルに対向配置され太陽光を前記太陽電池セルに集光する板状の集光レンズと、を備えた集光型太陽光発電ユニットであって、
前記複数のグリッド電極は、
互いに平行に配列されるとともに、前記受光面の中央を挟んで配置された一対の第１グリッド電極と、
前記受光面の中央で互いに交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成し、かつ、前記一対の第１グリッド電極間の領域内に収まるように形成されている一対の交差グリッド電極と、を含み、
前記複数のグリッド電極の内、前記一対の第１グリッド電極及び前記一対の交差グリッド電極のいずれでもない他のグリッド電極は、前記一対の第１グリッド電極に平行に延び、前記領域の外側に配置されている
集光型太陽光発電ユニット。 - 前記集光レンズと、前記太陽電池セルとの間に配置され、前記集光レンズが集光する太陽光を前記太陽電池セルに導く二次集光レンズをさらに備えている
請求項５に記載の集光型太陽光発電ユニット。 - 前記二次集光レンズは、ボールレンズであり、前記太陽電池セルの受光面を覆うように当該太陽電池セル側に固定されている請求項６に記載の集光型太陽光発電ユニット。
- 複数個整列して設けられた太陽電池セルと、入射面に入射される太陽光を集光する複数の集光レンズがそれぞれの光軸上で前記太陽電池セルと対応する位置に形成されている板状の集光部材と、を備え、前記集光部材が前記複数の太陽電池セルに対向配置され、前記複数の集光レンズそれぞれの光軸が、当該複数の集光レンズに対応する前記複数の太陽電池セルの受光面の中央を直交している集光型太陽光発電モジュールであって、
前記太陽電池セルの受光面には、線状に形成された複数のグリッド電極が配列され、
前記複数のグリッド電極は、
互いに平行に配列されるとともに、前記受光面の中央を挟んで配置された一対の第１グリッド電極と、
前記受光面の中央で互いに交差することにより中央特有の形態を成す交差部を形成し、かつ、前記一対の第１グリッド電極間の領域内に収まるように形成されている一対の交差グリッド電極と、を含み、
前記複数のグリッド電極の内、前記一対の第１グリッド電極及び前記一対の交差グリッド電極のいずれでもない他のグリッド電極は、前記一対の第１グリッド電極に平行に延び、前記領域の外側に配置されている
集光型太陽光発電モジュール。
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| US14/619,846 US9831370B2 (en) | 2014-03-24 | 2015-02-11 | Solar cell, concentrator photovoltaic unit, concentrator photovoltaic module, and method for producing concentrator photovoltaic module |
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| US15/135,748 US9960304B2 (en) | 2014-03-24 | 2016-04-22 | Solar cell, concentrator photovoltaic unit, concentrator photovoltaic module, and method for producing concentrator photovoltaic module |
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| JP2014060624A JP6123717B2 (ja) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 太陽電池セル、集光型太陽光発電ユニット、及び集光型太陽光発電モジュール |
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