JP6759778B2 - 集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置及び水素精製システム - Google Patents
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Description
本発明は、集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置及び水素精製システムに関する。
国際公開２０１６／００６５７３号（特許文献１）に記載の集光型太陽光発電モジュールは、筐体と、筐体の底面に配置されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）基板と、ＦＰＣ基板上に配置された複数の集光型太陽光発電素子とを有している。特許文献１に記載の集光型太陽光発電モジュールにおいては、ＦＰＣ基板は直列接続されており、ＦＰＣ基板上の複数の集光型太陽光発電素子は、直列接続されている。
例えば特開２０１２−９４６８４号公報（特許文献２）には、集光型太陽光発電装置と、水素精製装置とを有する水素精製システムが開示されている。特許文献２に記載の水素精製システムにおいては、水素精製装置は、集光型太陽光発電装置から供給される電力により水を電気分解し、水素を発生させる。
特許文献１に記載の集光型太陽光発電モジュールにおいては、上記のとおり複数の集光型太陽光発電素子が直列接続されている。そのため、集光型太陽光発電モジュールから出力される電圧は一般的に５０Ｖ以上である。
水素発生装置において水を電気分解して水素を発生させるためには、１．７Ｖ程度の電圧が供給されれば足りる。仮に、これよりも高い電圧が供給された場合には、損失が生じることになる。このように、集光型太陽光発電装置から出力される電圧が低いことが好ましい場合がある。
本発明の一態様に係る集光型太陽光発電モジュールは、筐体と、筐体の底面上に配置され、かつ積層配置された複数の配線層を有する基板と、基板上に配置され、かつ配線層に接続される集光型太陽光発電素子とを備えている。異なる配線層と接続されている集光型太陽光発電素子は、相互に並列接続されている。
上記によれば、集光型太陽光発電モジュールからの出力電圧を低下させることが可能となる。
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
以下に、本発明の実施態様の詳細を、図を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
（１）一実施態様に係る集光型太陽光発電モジュールは、筐体と、筐体の底面上に配置され、かつ積層配置された複数の配線層を有する基板と、基板上に配置され、かつ配線層に接続される集光型太陽光発電素子とを備えている。異なる配線層と接続されている集光型太陽光発電素子は、相互に並列接続されている。
（１）の集光型太陽光発電モジュールによると、配線設計上の自由度が限定されることなく、配線抵抗の増大を抑制しつつ、出力電圧の低下を図ることが可能となる。
（２）（１）の集光型太陽光発電モジュールは、集光型太陽光発電素子に直列接続される逆流防止部をさらに備え、逆流防止部は、集光型太陽光発電素子から逆流防止部に向かう方向の電流を通過させ、逆流防止部から集光型太陽光発電素子に向かう方向の電流を遮断してもよい。
（２）の集光型太陽光発電モジュールによると、電流の逆流の発生を防止しつつ、出力電圧の低下を図ることが可能となる。
（３）（１）〜（２）の集光型太陽光発電モジュールにおいて、同一の配線層と接続されている集光型太陽光発電素子は、相互に直列接続されていてもよい。
（３）の集光型太陽光発電モジュールによると、出力電圧の調整が可能となることにより、集光型太陽光発電装置に接続される機器側の要求仕様に合わせて出力電圧を最適化することが可能となる。
（４）（１）〜（３）の集光型太陽光発電モジュールにおいて、基板は、端部に配置されかつ複数の配線層と接続している端部スルーホール導体を有していてもよい。
（４）の集光型太陽光発電モジュールによると、複数の配線層が相互に接続される部分において配線の断面積を増加させることにより、大電流が流れることによる発熱の問題を抑制することが可能となる。
（５）（１）〜（４）の集光型太陽光発電モジュールにおいて、基板の数は複数であり、複数の基板は、相互に並列接続されていてもよい。
（５）の集光型太陽光発電モジュールによると、より多くの集光型太陽光発電素子を搭載する場合であっても出力電圧を低下させることが可能となる。
（６）一実施態様に係る集光型太陽光発電装置は、（１）〜（５）の集光型太陽光発電モジュールを備える。
（６）の集光型太陽光発電装置によると、（１）〜（５）と同様の効果を奏する。
（７）一実施態様に係る水素精製システムは、（６）の集光型太陽光発電装置と、集光型太陽光発電装置に直列接続された複数の水素精製装置とを備え、集光型太陽光発電装置の出力電圧に対する複数の水素精製装置における電圧降下の比は、８０パーセント以上であってもよい。
（７）一実施態様に係る水素精製システムは、（６）の集光型太陽光発電装置と、集光型太陽光発電装置に直列接続された複数の水素精製装置とを備え、集光型太陽光発電装置の出力電圧に対する複数の水素精製装置における電圧降下の比は、８０パーセント以上であってもよい。
（７）の水素精製システムによると、集光型太陽光発電装置において発電された電力の損失を抑制することが可能となる。
[本発明の実施形態の詳細]
以下に、本発明の実施形態の詳細について図を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
以下に、本発明の実施形態の詳細について図を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
（実施形態に係る集光型太陽光発電装置の構成）
以下に、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１の構成について説明する。
以下に、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１の構成について説明する。
図１は、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１の斜視図である。図１に示すように、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１は、集光型太陽光発電モジュール２を有している。また、集光型太陽光発電装置１は、フレーム３と、架台４と、太陽方位計（図示せず）と、制御部（図示せず）と、駆動部（図示せず）とを有している。
集光型太陽光発電モジュール２は、フレーム３上に配置されている。集光型太陽光発電モジュール２の数は、好ましくは複数である。集光型太陽光発電モジュール２は、好ましくは、フレーム上において行列状に配列されている。集光型太陽光発電モジュールの構成の詳細は、後述する。
フレーム３は、駆動部を介して、架台４上に取り付けられている。駆動部は、例えばモータ等の駆動源を含んでおり、フレーム３が向く方向を変える。太陽方位計は、例えばフレーム３に取り付けられている。太陽方位計は、太陽の方向を検知するとともに、太陽の方向を示す信号を、制御部に対して出力する。制御部は、太陽方位計からの信号に基づき、集光型太陽光発電モジュール２の受光面が太陽の方向に対向するように、駆動部を制御する。
（実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールの構成）
以下に、集光型太陽光発電モジュールの構成について説明する。
以下に、集光型太陽光発電モジュールの構成について説明する。
図２は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の斜視図である。図２に示すように、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２は、筐体２１を有している。筐体２１は、枠体２１ａと、底板２１ｂ（図３参照）と、天板２１ｃとを有している。枠体２１ａは、集光型太陽光発電モジュール２の側壁を構成している。底板２１ｂは、集光型太陽光発電モジュールの底面を構成している。天板２１ｃは、集光型太陽光発電モジュール２の天面を構成している。
図３は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の上面図である。図３においては、集光型太陽光発電モジュール２の内部構造を明らかにするため、天板２１ｃの図示は省略してある。図３に示すように、集光型太陽光発電モジュール２は、基板２２と、集光型太陽光発電素子２３とを有している。
基板２２は、筐体２１の底面上に配置されている。すなわち、基板２２は、底板２１ｂ上に配置されている。基板２２は、複数配置されていてもよい。複数の基板２２は、基板２２の長手方向に垂直な方向に並んで配置されている。好ましくは、複数の基板２２は、並列接続されている。基板２２は、好ましくはＦＰＣ基板である。
基板２２上には、複数の集光型太陽光発電素子２３が設けられている。集光型太陽光発電素子２３は、基板２２上において、基板２２の長手方向に沿って配列されている。基板２２上の複数の集光型太陽光発電素子２３は、並列接続されている。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。図４に示すように、集光型太陽光発電モジュール２は、光学系２４を有している。光学系２４は、１次光学系２４ａと、２次光学系２４ｂとを有している。１次光学系２４ａは、天板２１ｃ上に設けられている。２次光学系２４ｂは、集光型太陽光発電素子２３上に設けられている。
１次光学系２４ａは、太陽光を２次光学系上に集光させる。１次光学系２４ａは、例えば、フレネルレンズである。２次光学系２４ｂは、１次光学系２４ａにより集光された太陽光を、集光型太陽光発電素子２３上に伝達する。２次光学系２４ｂは、例えば、球レンズである。
図５は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の拡大上面図である。図５においては、基板２２の各層の上面図が示されている。なお、図５においては、配線層２２ａの構造を明らかにするため、配線層２２ａの上側に重なっている絶縁層２２ｂ及び接着層２２ｃの図示は省略してある。
図６は、図５のＶＩ−ＶＩにおける断面図である。図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。図８は、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。
図５、図６、図７及び図８に示すように、基板２２は、配線層２２ａと、絶縁層２２ｂと、接着層２２ｃと、ランド部２２ｄと、スルーホール導体２２ｅと、端部スルーホール導体２２ｆとを有している。
配線層２２ａには、例えば銅（Ｃｕ）等の熱伝導性、電気伝導性の良好な材料が用いられる。絶縁層２２ｂには、例えばポリイミド等の絶縁性が良好な材料が用いられる。接着層２２ｃには、例えばエポキシ樹脂系の接着剤が用いられる。
基板２２は、複数の配線層２２ａを有している。以下においては、配線層２２ａの数が、基板２２上に配置されている集光型太陽光発電素子２３の数に等しい場合、すなわち、基板２２上に配置される集光型太陽光発電素子２３の数が４であり（これら４つの集光型太陽光発電素子２３を、それぞれ集光型太陽光発電素子２３ａ、集光型太陽光発電素子２３ｂ、集光型太陽光発電素子２３ｃ、集光型太陽光発電素子２３ｄとする）、配線層２２ａの数が４である場合（これらの配線層２２ａを、それぞれ配線層２２ａａ、配線層２２ａｂ、配線層２２ａｃ、配線層２２ａｄとする）を具体例として説明する。
なお、配線層２２ａａが最も基板２２の表面側に位置している配線層２２ａであり、配線層２２ａｂが２番目に基板２２の表面側に位置している配線層２２ａであり、配線層２２ａｃが３番目に基板２２の表面側に位置している配線層２２ａであり、配線層２２ａｄが最も基板２２の裏面側に位置している配線層２２ａである。
配線層２２ａａ、配線層２２ａｂ、配線層２２ａｃ及び配線層２２ａｄは、基板２２内において積層されている。各々の配線層２２ａの間並びに基板２２の表面及び裏面には、絶縁層２２ｂが設けられている。絶縁層２２ｂと配線層２２ａの間には、接着層２２ｃが設けられている。
基板２２中の配線層２２ａａが設けられている層内には、複数のランド部２２ｄが設けられている。すなわち、基板２２中の配線層２２ａａが設けられている層内には、ランド部２２ｄａ、ランド部２２ｄｂ、ランド部２２ｄｃ及びランド部２２ｄｄが設けられている。
なお、基板２２の表面に設けられた絶縁層２２ｂ及び基板２２の表面に設けられた絶縁層２２ｂの直下に位置する接着層２２ｃには、開口が設けられている。この開口から、ランド部２２ｄａ、ランド部２２ｄｂ、ランド部２２ｄｃ及びランド部２２ｄｄが露出している。
集光型太陽光発電素子２３は、パッケージ筐体２３ｅと、素子本体２３ｆとを有している。パッケージ筐体２３ｅの底面には、パッケージ電極２３ｇが設けられている。パッケージ電極２３ｇは、素子本体２３ｆに設けられた素子電極と、はんだ、ワイヤボンディング等により、電気的に接続されている。
各々の集光型太陽光発電素子２３のパッケージ電極２３ｇは、各々のランド部２２ｄに接続されている。より具体的には、集光型太陽光発電素子２３ａのパッケージ電極２３ｇはランド部２２ｄａに接続されている。集光型太陽光発電素子２３ｂのパッケージ電極２３ｇはランド部２２ｄｂに接続されている。集光型太陽光発電素子２３ｃのパッケージ電極２３ｇはランド部２２ｄｃに接続されている。集光型太陽光発電素子２３ｄのパッケージ電極２３ｇはランド部２２ｄｄに接続されている。
パッケージ電極２３ｇとランド部２２ｄとの接続は、接合部材２３ｈにより行われている。接合部材２３ｈは、例えば、はんだである。
ランド部２２ｄａは、配線層２２ａａと接続されている。その結果、集光型太陽光発電素子２３ａは、配線層２２ａａと接続されることになる。他方、ランド部２２ｄｂ、ランド部２２ｄｃ及びランド部２２ｄｄは、配線層２２ａａとは接続されていない。
スルーホール導体２２ｅは、基板２２中に複数設けられている。すなわち、基板２２中には、スルーホール導体２２ｅｂと、スルーホール導体２２ｅｃと、スルーホール導体２２ｅｄとが設けられている。スルーホール導体２２ｅは、基板２２の表面から裏面に向かう方向に沿って設けられている。スルーホール導体２２ｅは、基板２２の表面から裏面に向かう方向に沿って設けられたスルーホールの内周面に、金属等の導電層のめっき等を施すことにより、形成されている。スルーホール導体２２ｅは、スルーホールの内部に、金属等の導電層を充填することにより形成されていてもよい。
スルーホール導体２２ｅｂは、ランド部２２ｄｂと接続されている。また、スルーホール導体２２ｅｂは、配線層２２ａａが設けられている層から配線層２２ａｂが設けられている層に達しており、配線層２２ａｂに接続されている。これにより、ランド部２２ｄｂと配線層２２ａｂとが接続されている。その結果、集光型太陽光発電素子２３ｂは配線層２２ａｂに接続される。
図示されていないが、同様にして、ランド部２２ｄｃは配線層２２ａが設けられている層から配線層２２ａｃが設けられている層に達するスルーホール導体２２ｅｃにより、配線層２２ａｃに接続されている。同様にして、ランド部２２ｄｄは配線層２２ａａが設けられている層から配線層２２ａｄが設けられている層に達するスルーホール導体２２ｅｄにより、配線層２２ａｄに接続されている。
その結果、集光型太陽光発電素子２３ｃは配線層２２ａｃに接続され、集光型太陽光発電素子２３ｄは、配線層２２ａｄに接続されることになる。
端部スルーホール導体２２ｆは、基板２２の端部に設けられている。端部スルーホール導体２２ｆは、基板２２の表面から裏面に向かう方向に沿って設けられている。端部スルーホール導体２２ｆは、基板２２の表面から裏面に向かう方向に沿って設けられたスルーホールの内周面に、金属等の導電層のめっき等を施すことにより形成されている。なお、端部スルーホール導体２２ｆは、スルーホールの内部に、金属等の導電層を充填することにより形成してもよい。そのため、端部スルーホール導体２２ｆにおいては、電流が流れる方向に垂直な方向における配線の断面積が広くなっている。
端部スルーホール導体２２ｆは、配線層２２ａａが設けられている層から配線層２２ａｄが設けられている層まで達しており、配線層２２ａａ、配線層２２ａｂ、配線層２２ａｃ及び配線層２２ａｄと接続している。なお、端部スルーホール導体２２ｆは、他の基板２２の端部スルーホール導体２２ｆと電気的に接続されている。
図９は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の接続態様を示す模式図である。上記のとおり、集光型太陽光発電素子２３ａは配線層２２ａａと接続され、集光型太陽光発電素子２３ｂは配線層２２ａｂに接続され、集光型太陽光発電素子２３ｃは配線層２２ａｃに接続され、集光型太陽光発電素子２３ｄは、配線層２２ａｄに接続されており、かつ配線層２２ａａ、配線層２２ａｂ、配線層２２ａｃ及び配線層２２ａｄは端部スルーホール導体２２ｆにより相互に接続されている。
そのため、図９に示すように、複数の集光型太陽光発電素子２３は、基板２２上において、並列接続されていることになる。すなわち、異なる配線層２２ａに接続されている集光型太陽光発電素子２３は、相互に並列接続されていることになる。
また、上記のとおり、端部スルーホール導体２２ｆは、他の基板２２に設けられた端部スルーホール導体２２ｆと接続されている。そのため、ある基板２２上の集光型太陽光発電素子２３は、他の基板２２上の集光型太陽光発電素子２３とも並列接続されていることになる。
（実施形態の第１の変形例に係る集光型太陽光発電モジュールの構成）
図１０は、実施形態の第１の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の接続態様を示す模式図である。図１０に示すように、実施形態の第１の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２は、さらに逆流防止部２５を有している。
図１０は、実施形態の第１の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の接続態様を示す模式図である。図１０に示すように、実施形態の第１の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２は、さらに逆流防止部２５を有している。
逆流防止部２５は、集光型太陽光発電素子２３から逆流防止部２５に向かう方向の電流を通すが、逆流防止部２５から集光型太陽光発電素子２３に向かう方向の電流を遮断する。逆流防止部２５は、例えばダイオードである。この場合、ダイオードは、そのアノードが集光型太陽光発電素子２３の陽極側のパッケージ電極と接続されている。逆流防止部２５は、集光型太陽光発電素子２３に直列に接続されている。
逆流防止部２５は、集光型太陽光発電素子２３ごとに設けられている。すなわち、集光型太陽光発電素子２３ｂ、集光型太陽光発電素子２３ｃ及び集光型太陽光発電素子２３ｄについても、同様に逆流防止部２５が直列接続されている。
（実施形態の第２の変形例に係る集光型太陽光発電モジュールの構成）
図１１は、実施形態の第２の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の拡大上面図である。図１１に示すように、実施形態の第２の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２のランド部２２ｄａは、ランド部２２ｄａａと、ランド部２２ｄａｂとを有している。
図１１は、実施形態の第２の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の拡大上面図である。図１１に示すように、実施形態の第２の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２のランド部２２ｄａは、ランド部２２ｄａａと、ランド部２２ｄａｂとを有している。
ランド部２２ｄａａの一方は、配線層２２ａａに接続している。ランド部２２ｄａａの他方は、ランド部２２ｄａｂの一方と接続している。ランド部２２ｄａｂの他方は、配線層２２ａａに接続している。
図示していないが、ランド部２２ｄｂａの一方は、スルーホール導体２２ｅｂを介して配線層２２ａｂに接続している。ランド部２２ｄｂａの他方は、ランド部２２ｄｂｂの一方に接続している。ランド部２２ｄｂｂの他方は、スルーホール導体２２ｅｂを介して配線層２２ａｂに接続している。
同様に、ランド部２２ｄｃａの一方は、スルーホール導体２２ｅｃを介して配線層２２ａｃに接続している。ランド部２２ｄｃａの他方は、ランド部２２ｄｃｂの一方に接続している。ランド部２２ｄｃｂの他方は、スルーホール導体２２ｅｃを介して配線層２２ａｃに接続している。
同様に、ランド部２２ｄｄａの一方は、スルーホール導体２２ｅｄを介して配線層２２ａｄに接続している。ランド部２２ｄｄａの他方は、ランド部２２ｄｄｂの一方に接続している。ランド部２２ｄｄｂの他方は、スルーホール導体２２ｅｄを介して配線層２２ａｄに接続している。
集光型太陽光発電素子２３ａａのパッケージ電極２３ｇは、ランド部２２ｄａａに接続している。集光型太陽光発電素子２３ａｂのパッケージ電極２３ｇは、ランド部２２ｄａｂに接続している。すなわち、同一の配線層２２ａに接続された集光型太陽光発電素子２３ａａ及び集光型太陽光発電素子２３ａｂは、相互に直列接続されている。
その他の配線層２２ａについても同様である。すなわち、配線層２２ａｂに接続されている集光型太陽光発電素子２３ｂａ及び集光型太陽光発電素子２３ｂｂは、相互に直列接続されており、配線層２２ａｃに接続されている集光型太陽光発電素子２３ｃａ及び集光型太陽光発電素子２３ｃｂは、相互に直列接続されており、配線層２２ａｄに接続されている集光型太陽光発電素子２３ｄａ及び集光型太陽光発電素子２３ｄｂは、相互に直列接続されている。
以上のとおり、実施形態の第２の変形例においては、異なる配線層２２ａに接続されている集光型太陽光発電素子２３は相互に並列接続され、かつ同一の配線層２２ａに接続されている集光型太陽光発電素子２３は相互に直列接続されることになる。
（実施形態に係る水素精製システムの構成）
図１２は、実施形態に係る水素精製システムの模式図である。図１２に示すように、実施形態に係る水素精製システムは、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１と、水素精製装置５とを有している。集光型太陽光発電装置１の出力は、水素精製装置５に接続されている。これにより、集光型太陽光発電装置１において発電された電力は、水素精製装置５に供給される。
図１２は、実施形態に係る水素精製システムの模式図である。図１２に示すように、実施形態に係る水素精製システムは、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１と、水素精製装置５とを有している。集光型太陽光発電装置１の出力は、水素精製装置５に接続されている。これにより、集光型太陽光発電装置１において発電された電力は、水素精製装置５に供給される。
図１３は、実施形態に係る水素精製システムにおける水素精製装置５の模式図である。図１３に示すように、水素精製装置５は、貯留槽５１と、陽極５２と、陰極５３とを有している。貯留槽５１には、電気分解の対象となる水が貯留されている。陽極５２及び陰極５３は、貯留槽５１に貯留されている水に浸漬されている。陽極５２及び陰極５３は、集光型太陽光発電装置１の出力に接続されている。
集光型太陽光発電装置１から水素精製装置５に対して電力が供給されることにより、陽極５２及び陰極５３において水の電気分解が行われる。その結果、陰極から水素が、陽極から酸素が発生する。
図１４は、実施形態に係る水素精製システムにおける水素精製装置５と集光型太陽光発電装置１の接続態様を示す模式図である。図１４に示すように、複数の水素精製装置５が、集光型太陽光発電装置１に対し直列接続されていてもよい。
好ましくは、直列接続された水素精製装置５により降下する電圧が、集光型太陽光発電装置１の出力電圧に対して、８０パーセント以上となるように、集光型太陽光発電装置１と水素精製装置５とが接続されることが好ましい。
例えば、水素精製装置５における電圧降下は、およそ１．７Ｖである。そのため、水素精製装置５を５つ直列接続した場合の電圧降下は、およそ８．５Ｖとなる。他方、集光型太陽光発電素子２３の１つあたりの出力電圧は、およそ３．０Ｖである。
そのため、基板２２上に９つの集光型太陽光発電素子２３を設け、配線層２２ａが３層とし、かつ配線層２２ａごとに３つの集光型太陽光発電素子２３が直列接続する場合には、集光型太陽光発電装置１の出力電圧は、およそ９．０Ｖとなる。したがって、この例では、上記の比率を達成することになる。
（実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置及び水精製システムの効果）
以下に、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の効果について説明する。
以下に、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の効果について説明する。
実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２と異なり、多層の配線層２２ａを用いることなく、複数の集光型太陽光発電素子２３を並列接続する場合、配線スペースが限られる。そのため、配線設計上の自由度が極めて限定される。さらに、この場合には、配線幅が狭くならざるを得ない。配線幅が狭くなる結果、配線抵抗が増大し、発熱の問題が生じる。
他方、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールにおいては、基板２２が複数の配線層２２ａを有している。そのため、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２によると、配線設計上の自由度が限定されることなく、配線抵抗の増大を抑制しつつ、出力電圧の低下を図ることが可能となる。
実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２においては、複数の集光型太陽光発電素子２３が並列接続されているため、電流の逆流の問題に配慮する必要がある。実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２が集光型太陽光発電素子２３に直列接続された逆流防止部２５を有する場合、電流の逆流の発生を防止しつつ、出力電圧の低下を図ることが可能となる。
実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２において、同一の配線層２２ａに接続されている集光型太陽光発電素子２３が相互に直列接続されている場合には、これにより出力電圧の調整が可能となる。すなわち、集光型太陽光発電装置１に接続される機器（例えば水素精製装置５）側の要求仕様に合わせて出力電圧を最適化することが可能となる。
実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２において、複数の配線層２２ａが相互に接続される部分には、大きな電流が流れる。実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２が端部スルーホール導体２２ｆを有している場合、複数の配線層２２ａが相互に接続される部分において配線の断面積を増加させることにより、大電流が流れることによる発熱の問題を抑制することが可能となる。
実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２において、基板２２の数が複数であり、複数の基板が相互に並列接続されている場合、搭載される集光型太陽光発電素子２３の個数が増えても、出力電圧を低下させることが可能となる。
以下に、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１の効果について説明する。
実施形態に係る集光型太陽光発電装置１は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールを有しているため、同様に上記の効果を奏する。
実施形態に係る集光型太陽光発電装置１は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールを有しているため、同様に上記の効果を奏する。
以下に、実施形態に係る水素精製システムの効果について説明する。
実施形態に係る水素精製システムと異なり、集光型太陽光発電装置１の出力電圧が高い場合、集光型太陽光発電装置１の出力電圧と比較して水素精製装置５の電圧降下が低くなる。そのため、電力損失を避けるためには、極めて多数の水素精製装置５を直列接続する必要がある。
実施形態に係る水素精製システムと異なり、集光型太陽光発電装置１の出力電圧が高い場合、集光型太陽光発電装置１の出力電圧と比較して水素精製装置５の電圧降下が低くなる。そのため、電力損失を避けるためには、極めて多数の水素精製装置５を直列接続する必要がある。
他方、実施形態に係る水素精製システムにおいては、集光型太陽光発電装置１の出力電圧が低いため、多数の水素精製装置５を直列接続する必要はない。すなわち、実施形態に係る水素精製システムにおいては、集光型太陽光発電装置１の出力電圧の低下に伴う出力電流の増加に合わせて水素精製装置５の陽極５２及び陰極５３の表面積を増大させることにより、容易に対応可能が可能となる。
実施形態に係る水素発生システムにおいて、直列接続された水素精製装置５により降下する電圧が、集光型太陽光発電装置１の出力電圧に対して、８０パーセント以上とする場合には、集光型太陽光発電装置１において発電された電力の損失を抑制することが可能となる。
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実施の形態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、およ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 集光型太陽光発電装置
２ 集光型太陽光発電モジュール
２１ 筐体
２１ａ 枠体
２１ｂ 底板
２１ｃ 天板
２２ 基板
２２ａ，２２ａａ，２２ａｂ，２２ａｄ 配線層
２２ｂ 絶縁層
２２ｃ 接着層
２２ｄ，２２ｄａ，２２ｄａａ，２２ｄａｂ，２２ｄｂ，２２ｄｂａ，２２ｄｂｂ，２２ｄｃ，２２ｄｃａ，２２ｄｃｂ，２２ｄｄ，２２ｄｄａ，２２ｄｄｂ ランド部
２２ｅ，２２ｅｂ，２２ｅｃ，２２ｅｄ スルーホール導体
２２ｆ 端部スルーホール導体
２３，２３ａ，２３ａａ，２３ａｂ，２３ｂ，２３ｂａ，２３ｂｂ，２３ｃ，２３ｃａ，２３ｃｂ，２３ｄ，２３ｄａ，２３ｄｂ 集光型太陽光発電素子
２３ｅ パッケージ筐体
２３ｆ 素子本体
２３ｇ パッケージ電極
２３ｈ 接合部材
２４ 光学系
２４ａ １次光学系
２４ｂ ２次光学系
２５ 逆流防止部
３ フレーム
４ 架台
５ 水素精製装置
５１ 貯留槽
５２ 陽極
５３ 陰極
２ 集光型太陽光発電モジュール
２１ 筐体
２１ａ 枠体
２１ｂ 底板
２１ｃ 天板
２２ 基板
２２ａ，２２ａａ，２２ａｂ，２２ａｄ 配線層
２２ｂ 絶縁層
２２ｃ 接着層
２２ｄ，２２ｄａ，２２ｄａａ，２２ｄａｂ，２２ｄｂ，２２ｄｂａ，２２ｄｂｂ，２２ｄｃ，２２ｄｃａ，２２ｄｃｂ，２２ｄｄ，２２ｄｄａ，２２ｄｄｂ ランド部
２２ｅ，２２ｅｂ，２２ｅｃ，２２ｅｄ スルーホール導体
２２ｆ 端部スルーホール導体
２３，２３ａ，２３ａａ，２３ａｂ，２３ｂ，２３ｂａ，２３ｂｂ，２３ｃ，２３ｃａ，２３ｃｂ，２３ｄ，２３ｄａ，２３ｄｂ 集光型太陽光発電素子
２３ｅ パッケージ筐体
２３ｆ 素子本体
２３ｇ パッケージ電極
２３ｈ 接合部材
２４ 光学系
２４ａ １次光学系
２４ｂ ２次光学系
２５ 逆流防止部
３ フレーム
４ 架台
５ 水素精製装置
５１ 貯留槽
５２ 陽極
５３ 陰極
Claims (7)
- 筐体と、
前記筐体の底面上に配置され、かつ積層配置された複数の配線層を有する基板と、
前記基板上に配置され、かつ前記配線層に接続される複数の集光型太陽光発電素子とを備え、
異なる前記配線層と接続されている前記集光型太陽光発電素子は、相互に並列接続されている、集光型太陽光発電モジュール。 - 前記集光型太陽光発電素子に直列接続される逆流防止部をさらに備え、
前記逆流防止部は、前記集光型太陽光発電素子から前記逆流防止部に向かう方向の電流を通過させ、前記逆流防止部から前記集光型太陽光発電素子に向かう方向の電流を遮断する、請求項１に記載の集光型太陽光発電モジュール。 - 同一の前記配線層と接続されている前記集光型太陽光発電素子は、相互に直列接続されている、請求項１又は２に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 前記基板は、端部に配置されかつ前記複数の前記配線層と接続している端部スルーホール導体を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 前記基板の数は複数であり、
前記複数の前記基板は、相互に並列接続されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の集光型太陽光発電モジュール。 - 請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記集光型太陽光発電モジュールを備える、集光型太陽光発電装置。
- 請求項６に記載の前記集光型太陽光発電装置と、
前記集光型太陽光発電装置から供給される電力により水素を精製する複数の水素精製装置を備え、
前記複数の前記水素精製装置は相互に直列接続されており、
前記集光型太陽光発電装置の出力電圧に対する前記複数の前記水素精製装置における電圧降下の比は、８０パーセント以上である、水素精製システム。
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