JP6880885B2 - Power generation panel - Google Patents

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Description

本発明は、任意の強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルに関する。 The present invention relates to a power generation panel that receives and generates laser light having an arbitrary intensity distribution.

近年、二酸化炭素の排出量の低減のため、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)の導入に注目が集まっている。これらの電気自動車の中には、ルーフに発電パネルを取り付け、走行中や停車中でも、給電を可能としたものがある。 In recent years, attention has been focused on the introduction of electric vehicles (EVs) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) in order to reduce carbon dioxide emissions. Some of these electric vehicles have a power generation panel attached to the roof to enable power supply even while the vehicle is running or stopped.

ルーフに発電パネルを備える電気自動車は、太陽光が照射されることによる給電以外にたとえば、充電ステーションに立ち寄って二次電池を充電する。充電ステーションには、発電パネルに光を照射する光照射装置が備えられている。充電ステーションでは、光照射装置から発電パネルに光を照射し、発電パネルが発生する電力によって車両へ給電する。 An electric vehicle having a power generation panel on the roof, in addition to supplying power by irradiating sunlight, for example, stops at a charging station to charge a secondary battery. The charging station is equipped with a light irradiation device that irradiates the power generation panel with light. At the charging station, the light irradiation device irradiates the power generation panel with light, and the electric power generated by the power generation panel is used to supply power to the vehicle.

一般的に、太陽光発電パネルは太陽光(平行光)を照射することを前提に構成されている。ところが、充電ステーションの光照射装置からは、たとえばレーザ光などの人工的な拡散光が照射される。 Generally, a photovoltaic power generation panel is configured on the assumption that it irradiates sunlight (parallel light). However, the light irradiation device of the charging station irradiates artificial diffused light such as laser light.

発電パネルの発電効率は、太陽光を照射したときよりも人工的な拡散光を照射したときの方が低下する。太陽光は光の強度分布が均一であるが、人工的な拡散光は光の強度分布が不均一だからである。人工的な拡散光を照射したときの発電効率の低下を抑えるためには、特許文献1に記載されているように、拡散光を均一な強度分布の光に変換して発電パネルに照射する光学系を用いることが考えられる。 The power generation efficiency of the power generation panel is lower when irradiated with artificial diffused light than when irradiated with sunlight. This is because sunlight has a uniform light intensity distribution, but artificial diffused light has a non-uniform light intensity distribution. In order to suppress a decrease in power generation efficiency when irradiating artificial diffused light, as described in Patent Document 1, optics for converting diffused light into light having a uniform intensity distribution and irradiating the power generation panel. It is conceivable to use a system.

特開2005−18013号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-18013

しかし、充電ステーションの光照射装置に、引用文献1に記載されているような光学系を設置すると、光照射装置の大型化を招くとともに、充電ステーションの設置コストが大幅に増加する。 However, if an optical system as described in Reference 1 is installed in the light irradiation device of the charging station, the size of the light irradiation device is increased and the installation cost of the charging station is significantly increased.

本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解消するために成されたものであり、任意の強度分布を持つレーザ光を受光して発電する場合でも発電効率を向上させることができる発電パネルの提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional technique, and can improve the power generation efficiency even when receiving a laser beam having an arbitrary intensity distribution to generate power. The purpose is to provide a power generation panel.

上記目的を達成するための発電パネルは、正規分布となる強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルであって、前記発電パネルは受光面積の異なる発電モジュールを複数有し、全ての発電モジュールは電気的に直列に接続され、前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の強度が相対的に強い領域に配置される発電モジュールよりも相対的に弱い領域に配置される発電モジュールの方が大きく、複数の発電モジュールは、レーザ光の照射領域内に格子状に配置される。
また、上記目的を達成するための発電パネルは、正規分布となる強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルであって、前記発電パネルは受光面積の異なる発電モジュールを複数有し、全ての発電モジュールは電気的に直列に接続され、前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の強度が相対的に強い領域に配置される発電モジュールよりも相対的に弱い領域に配置される発電モジュールの方が大きく、それぞれの発電モジュールは1または複数の発電セルを有し、全ての発電セルは発電モジュールごとに電気的に並列に接続される。
また、上記目的を達成するための発電パネルは、正規分布となる強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルであって、前記発電パネルは受光面積の異なる発電モジュールを複数有し、全ての発電モジュールは電気的に直列に接続され、前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の強度が相対的に強い領域に配置される発電モジュールよりも相対的に弱い領域に配置される発電モジュールの方が大きく、レーザ光は、複数のレーザ光が重ねられたものである。
The power generation panel for achieving the above object is a power generation panel that receives and generates power by receiving laser light having an intensity distribution having a normal distribution, and the power generation panel has a plurality of power generation modules having different light receiving areas, and all of them have. The power generation modules are electrically connected in series, and the light receiving area of the power generation module is arranged in a region relatively weaker than the power generation module arranged in the region where the intensity of the laser beam is relatively strong. Larger, the plurality of power generation modules are arranged in a grid pattern in the irradiation region of the laser beam.
Further, the power generation panel for achieving the above object is a power generation panel that receives and generates power by receiving laser light having an intensity distribution having a normal distribution, and the power generation panel has a plurality of power generation modules having different light receiving areas. All the power generation modules are electrically connected in series, and the light receiving area of the power generation module is arranged in a region relatively weaker than the power generation module arranged in the region where the intensity of the laser beam is relatively strong. The modules are larger, with each power generation module having one or more power generation cells, all of which are electrically connected in parallel for each power generation module.
Further, the power generation panel for achieving the above object is a power generation panel that receives and generates power by receiving laser light having an intensity distribution having a normal distribution, and the power generation panel has a plurality of power generation modules having different light receiving areas. All the power generation modules are electrically connected in series, and the light receiving area of the power generation module is arranged in a region relatively weaker than the power generation module arranged in the region where the intensity of the laser beam is relatively strong. The module is larger, and the laser beam is a stack of multiple laser beams.

以上のような構成を有する発電パネルによれば、任意の強度分布を持つレーザ光を照射したときでも、発電効率を向上させることができ、高効率の発電が可能になる。 According to the power generation panel having the above configuration, the power generation efficiency can be improved even when the laser beam having an arbitrary intensity distribution is irradiated, and high-efficiency power generation becomes possible.

光照射装置を備える充電ステーションの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the charging station provided with a light irradiation device. 光照射装置から照射されるレーザ光の強度分布図である。It is an intensity distribution map of the laser beam irradiated from the light irradiation apparatus. 発電パネルを構成する発電セルの配置図である。It is a layout drawing of the power generation cell which constitutes a power generation panel. 発電パネルにレーザ光が照射されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the laser beam is irradiated to the power generation panel. 発電パネルを構成する各発電セルの発電量を示す図である。It is a figure which shows the power generation amount of each power generation cell which constitutes a power generation panel. 実施形態1に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。It is a figure which shows the power generation module and the power generation cell of the power generation panel which concerns on Embodiment 1. FIG. 図6の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。It is a figure which shows the electric connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG. 実施形態2に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。It is a figure which shows the power generation module and the power generation cell of the power generation panel which concerns on Embodiment 2. 図8の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。It is a figure which shows the electric connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG. 実施形態3に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。It is a figure which shows the power generation module and the power generation cell of the power generation panel which concerns on Embodiment 3. 図10の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。It is a figure which shows the electric connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG. 実施形態4に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。It is a figure which shows the power generation module and the power generation cell of the power generation panel which concerns on Embodiment 4. FIG. 図12の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。It is a figure which shows the electrical connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG. 複数のレーザ光を照射して発電する実施形態5に係る発電パネルを示す図である。It is a figure which shows the power generation panel which concerns on Embodiment 5 to generate power by irradiating a plurality of laser beams.

次に、図面を参照しながら本発明に係る発電パネルの実施形態を、[実施形態1]から[実施形態5]に分けて説明する。図1は、光照射装置を備える充電ステーションの概略構成図である。 Next, an embodiment of the power generation panel according to the present invention will be described separately from [Embodiment 1] to [Embodiment 5] with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a charging station provided with a light irradiation device.

近年、ルーフに発電パネルを備える電気自動車の開発が進められている。この種の電気自動車の充電は、充電ステーションにおいて、光照射装置から発電パネルに光を照射することによって行う。 In recent years, the development of electric vehicles equipped with a power generation panel on the roof has been promoted. Charging of this type of electric vehicle is performed by irradiating a power generation panel with light from a light irradiation device at a charging station.

図1に示すように、充電ステーション100は電気自動車110を充電させるための充電スペース120を有する。充電スペース120には、光照射装置200を設置してある。電気自動車110のルーフには、発電パネル300が設けてある。 As shown in FIG. 1, the charging station 100 has a charging space 120 for charging the electric vehicle 110. A light irradiation device 200 is installed in the charging space 120. A power generation panel 300 is provided on the roof of the electric vehicle 110.

図1のように、電気自動車110を充電させるときには、充電スペース120に電気自動車110を入庫し、充電を指示する。充電の指示がされると、光照射装置200から発電パネル300に特定の(たとえば正規分布の)強度分布を持つレーザ光250が照射される。発電パネル300は照射されているレーザ光250によって発電し、電気自動車110の二次電池を充電する。 As shown in FIG. 1, when charging the electric vehicle 110, the electric vehicle 110 is stored in the charging space 120 and the charging is instructed. When the charging is instructed, the light irradiation device 200 irradiates the power generation panel 300 with the laser beam 250 having a specific (for example, normally distributed) intensity distribution. The power generation panel 300 generates electricity by the irradiated laser beam 250 and charges the secondary battery of the electric vehicle 110.

図2は、光照射装置200から照射されるレーザ光250の強度分布図である。光照射装置200から照射されるレーザ光250は、VCSEL型半導体レーザ光をミラーで反射させたものであり、たとえば、その照射領域の大きさは横450mm、縦400mmである。 FIG. 2 is an intensity distribution diagram of the laser beam 250 emitted from the light irradiation device 200. The laser beam 250 emitted from the light irradiation device 200 is obtained by reflecting the VCSEL type semiconductor laser beam with a mirror. For example, the size of the irradiation region is 450 mm in width and 400 mm in length.

光照射装置200から照射されるレーザ光250は、発電パネル300の受光面において一定の強度を有するのではなく、図2に示すように、受光面の中心部から正規分布の変化にしたがって2次元の放射状に強度が低下する分布を有している。 The laser beam 250 emitted from the light irradiation device 200 does not have a constant intensity on the light receiving surface of the power generation panel 300, but is two-dimensional from the center of the light receiving surface according to a change in the normal distribution as shown in FIG. It has a distribution in which the intensity decreases radially.

図2の強度分布図は、発電パネル300の受光面における平均入射強度を等高線状に表したものである。図2において、白い部分から黒い部分に向かうにしたがって光の強度は小さくなる。図では中央の最も白い部分は最も光の強度が大きく、中央から放射状に次第に光の強度が小さくなる。 The intensity distribution diagram of FIG. 2 is a contour line representation of the average incident intensity on the light receiving surface of the power generation panel 300. In FIG. 2, the light intensity decreases from the white portion to the black portion. In the figure, the whitest part in the center has the highest light intensity, and the light intensity gradually decreases radially from the center.

なお、レーザ光250はその光源から放射状に照射されるので光源の真下では照射形状は円形になる。ところが、図2では楕円形になっている。これは、レーザ光を発電パネル300に対してミラー反射時の角度が90度方向からわずかに傾いいているために若干斜めの方向から照射しているからである。 Since the laser beam 250 is radiated from the light source, the irradiation shape is circular just below the light source. However, in FIG. 2, it has an elliptical shape. This is because the laser beam is emitted from a slightly oblique direction with respect to the power generation panel 300 because the angle at the time of mirror reflection is slightly tilted from the 90-degree direction.

実施形態1−4では、レーザ光の強度分布が正規分布であるレーザ光250を例示する。しかし、光源の強度分布は正規分布には限られず、正規分布以外の任意の分布であっても良い。本発明に係る発電パネル300を形成するための手法は、あらゆる、特定の強度分布のレーザ光に対しても適用できるからである。 In the first to fourth embodiments, the laser beam 250 in which the intensity distribution of the laser beam is a normal distribution is illustrated. However, the intensity distribution of the light source is not limited to the normal distribution, and may be any distribution other than the normal distribution. This is because the method for forming the power generation panel 300 according to the present invention can be applied to any laser beam having a specific intensity distribution.

図3は、発電パネル300を構成する発電セルの配置図である。図3に示すように発電パネル300は、30枚の発電セル301−330を10枚ずつ3列に並べて形成される。各発電セルは発電パネル300を形成する最小単位である。 FIG. 3 is a layout diagram of power generation cells constituting the power generation panel 300. As shown in FIG. 3, the power generation panel 300 is formed by arranging 30 power generation cells 301-330 in three rows of 10 each. Each power generation cell is the smallest unit that forms the power generation panel 300.

図4は、発電パネル300にレーザ光250が照射されている状態を示す図である。図5は、発電パネル300を構成する発電セル301−330のそれぞれの発電量を示す図である。なお、図3の発電セル301−330の配置位置と図5の発電量を示す数字の位置とは対応している。たとえば、発電セル313の発電量は3.27Wであり、発電セル327の発電量は1.92Wである。 FIG. 4 is a diagram showing a state in which the power generation panel 300 is irradiated with the laser beam 250. FIG. 5 is a diagram showing the amount of power generated by each of the power generation cells 301-330 constituting the power generation panel 300. The arrangement positions of the power generation cells 301-330 in FIG. 3 and the positions of the numbers indicating the amount of power generation in FIG. 5 correspond to each other. For example, the power generation amount of the power generation cell 313 is 3.27 W, and the power generation amount of the power generation cell 327 is 1.92 W.

レーザ光250は、図2で説明したように、正規分布状の強度分布を有している。一般的にレーザ光250の強度が大きい位置の発電セルほど、その発電量は大きくなる。このため、発電セル301−330のそれぞれの発電量は、図5に示す通り、その配置場所によってまちまちとなる。図5に示すように、レーザ光250の中央部分付近に配置されている発電セル313−318の発電量は他の発電セルの発電量に比較して大きくなる。また、レーザ光250の外周部分付近に配置されている発電セル301、302、309、310、311、320、321、322、329、330の発電量は他の発電セルの発電量に比較して小さくなる。 As described with reference to FIG. 2, the laser beam 250 has a normal distribution of intensity distribution. Generally, the higher the intensity of the laser beam 250, the larger the amount of power generated. Therefore, as shown in FIG. 5, the amount of power generated by each of the power generation cells 301-330 varies depending on the arrangement location. As shown in FIG. 5, the amount of power generated by the power generation cells 313-318 arranged near the central portion of the laser beam 250 is larger than the amount of power generated by the other power generation cells. Further, the power generation amounts of the power generation cells 301, 302, 309, 310, 311, 320, 321, 322, 329, and 330 arranged near the outer peripheral portion of the laser beam 250 are compared with the power generation amounts of the other power generation cells. It becomes smaller.

通常、発電パネル300を構成する全ての発電セル301−330は直列に接続される。しかし、上記のように、発電量がまちまちの発電セル301−330を直列に接続してしまうと、各発電セルの電流供給能力が異なることから、発電パネル300としての総合的な発電時の出力電流が低出力セルの電流値に制限されるためパネルとしての出力効率が著しく低下してしまう。光源に波長975nmの均一強度分布のレーザ光を用いて単結晶シリコン型の太陽電池パネルで発電させた場合の発電効率(発電パネル300の発電エネルギー/発電パネル300の入射エネルギー)は30%以上の効率が得られるにも関わらず、実際の測定結果によれば、発電効率は6%程度となっていた。 Normally, all the power generation cells 301-330 constituting the power generation panel 300 are connected in series. However, as described above, if the power generation cells 301-330 having different power generation amounts are connected in series, the current supply capacity of each power generation cell is different, so that the total power generation output of the power generation panel 300 is obtained. Since the current is limited to the current value of the low output cell, the output efficiency of the panel is significantly reduced. The power generation efficiency (power generation energy of the power generation panel 300 / incident energy of the power generation panel 300) is 30% or more when power is generated by a single crystal silicon type solar cell panel using laser light having a uniform intensity distribution with a wavelength of 975 nm as a light source. Although the efficiency was obtained, the actual measurement result showed that the power generation efficiency was about 6%.

以下に説明する実施形態1−4では、図5のように発電量がまちまちの発電セル301−330の電気的な接続を最適化し、発電パネル300としての総合的な発電効率を向上させている。以下にその手法を説明する。 In the first to fourth embodiments described below, as shown in FIG. 5, the electrical connection of the power generation cells 301-330 having different power generation amounts is optimized to improve the overall power generation efficiency of the power generation panel 300. .. The method will be described below.

[実施形態1]
図6は、実施形態1に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。図7は、図6の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。
[Embodiment 1]
FIG. 6 is a diagram showing a power generation module and a power generation cell of the power generation panel according to the first embodiment. FIG. 7 is a diagram showing an electrical connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG.

図4のように、レーザ光250を発電パネル300に照射した場合、発電パネル300を構成する発電セル301−330は、図5に示すように、発電量がまちまちとなる。実施形態1では、発電量がまちまちの発電セル301−330をグループ化し、さらにその電気的な接続を最適化し、発電パネル300としての総合的な発電効率を向上させている。 When the power generation panel 300 is irradiated with the laser beam 250 as shown in FIG. 4, the power generation cells 301-330 constituting the power generation panel 300 have different power generation amounts as shown in FIG. In the first embodiment, power generation cells 301-330 having different power generation amounts are grouped, and their electrical connections are optimized to improve the overall power generation efficiency of the power generation panel 300.

実験を重ねた結果、発電パネル300−1としての総合的な発電効率を向上させるためには、次の手法が有効であることを見出した。まず、発電セル301−330のそれぞれから、合計の発電量が同程度となるようにグループ化してなる発電モジュールを複数形成する。次に、発電モジュール内の発電セルを電気的に相互に並列に接続するとともに、形成したこれら複数の発電モジュールを電気的に直列に接続する。 As a result of repeated experiments, it was found that the following method is effective for improving the overall power generation efficiency of the power generation panel 300-1. First, a plurality of power generation modules are formed from each of the power generation cells 301 to 330, which are grouped so that the total amount of power generation is about the same. Next, the power generation cells in the power generation module are electrically connected in parallel to each other, and these plurality of power generation modules formed are electrically connected in series.

このような手法で発電セル301−330のそれぞれを接続すると、発電パネル300−1としての総合的な発電効率は最大化できる。発電セル301−330のグループ化は次の手順で行う。 By connecting each of the power generation cells 301-330 in this way, the overall power generation efficiency of the power generation panel 300-1 can be maximized. Grouping of power generation cells 301-330 is performed by the following procedure.

まず、図5の各発電セルの発電量を参照して、相互に隣接する発電セルのグループを複数形成する。次に、各グループの発電セルの発電量の合計値を求める。最後に、その合計値の、(最大−最小)/(最大+最小)の値が最も小さくなるように、各グループの発電セルを入れ替えながら最適なグループ化を実現する。つまり、各グループ間の発電量のばらつきが大きくなりすぎないようにグループ化される。 First, with reference to the amount of power generated by each power generation cell in FIG. 5, a plurality of groups of power generation cells adjacent to each other are formed. Next, the total value of the amount of power generated by the power generation cells of each group is obtained. Finally, the optimum grouping is realized by exchanging the power generation cells of each group so that the value of (maximum-minimum) / (maximum + minimum) of the total value becomes the smallest. That is, they are grouped so that the variation in the amount of power generation between the groups does not become too large.

上記の手順で発電セル301−330をグループ化した結果が、図6に示す発電パネル300−1である。なお、図6の発電パネル300−1の発電セル301−330の配置は、図3の発電パネル300の配置と整合する。 The result of grouping the power generation cells 301-330 by the above procedure is the power generation panel 300-1 shown in FIG. The arrangement of the power generation cells 301-330 of the power generation panel 300-1 in FIG. 6 is consistent with the arrangement of the power generation panel 300 in FIG.

図6に示すように、発電セル301−305によって、発電セル301−305のグループである発電モジュールG350を形成する。発電モジュールG350を形成する発電セル301−305の合計の発電量は8.8Wである。同様に、発電セル306−310によって、発電モジュールG360を形成する。発電モジュールG360の発電量は8.9Wである。 As shown in FIG. 6, the power generation cells 301-305 form a power generation module G350, which is a group of the power generation cells 301-305. The total amount of power generated by the power generation cells 301-305 forming the power generation module G350 is 8.8 W. Similarly, the power generation cells 306-310 form the power generation module G360. The amount of power generated by the power generation module G360 is 8.9 W.

発電セル311−313によって、発電モジュールG370を形成する。発電モジュールG370の発電量は6.6Wである。発電セル314、315によって、発電モジュールG380を形成する。発電モジュールG380の発電量は8.1Wである。発電セル316、317によって、発電モジュールG390を形成する。発電モジュールG390の発電量は8.2Wである。発電セル318−320によって、発電モジュールG400を形成する。発電モジュールG400の発電量は6.6Wである。 The power generation module G370 is formed by the power generation cells 311-313. The amount of power generated by the power generation module G370 is 6.6 W. The power generation modules G380 are formed by the power generation cells 314 and 315. The amount of power generated by the power generation module G380 is 8.1 W. The power generation modules G390 are formed by the power generation cells 316 and 317. The amount of power generated by the power generation module G390 is 8.2 W. The power generation cells 318-320 form the power generation module G400. The amount of power generated by the power generation module G400 is 6.6 W.

発電セル321−325によって、発電モジュールG410を形成する。発電モジュールG410の発電量は6.5Wである。発電セル326−330によって、発電モジュールG420を形成する。発電モジュールG420の発電量は6.9Wである。 The power generation module G410 is formed by the power generation cells 321-325. The amount of power generated by the power generation module G410 is 6.5 W. The power generation cells 326-330 form the power generation module G420. The amount of power generated by the power generation module G420 is 6.9 W.

図6の場合の、発電モジュールG350−G420の各発電量における、(最大−最小)/(最大+最小)の値は、8.9−6.5/8.9+6.5=2.4/15.4=0.156である。この値を見ると、発電モジュールG350−G420間の発電量のばらつきが小さく抑えられていることが分かる。このため、発電パネル300−1は理想的なグループ化が行われていると言える。 In the case of FIG. 6, the value of (maximum-minimum) / (maximum + minimum) in each power generation amount of the power generation modules G350-G420 is 8.9-6.5 / 8.9 + 6.5 = 2.4 /. 15.4 = 0.156. Looking at this value, it can be seen that the variation in the amount of power generation between the power generation modules G350 and G420 is kept small. Therefore, it can be said that the power generation panels 300-1 are ideally grouped.

図6の発電パネル300−1における発電モジュールG350−G420および各発電モジュールにおける発電セルの電気的な接続状態は、図7に示す通りである。 The electrical connection states of the power generation modules G350-G420 in the power generation panel 300-1 of FIG. 6 and the power generation cells in each power generation module are as shown in FIG.

図6に示す発電パネル300−1では、発電パネル300−1の発電セル301−330が8つの発電モジュールG350−G420にグループ化されている。発電モジュールG350−G420は、図7に示すように、電気的に直列に接続される。また、発電モジュールG350−G420を形成するそれぞれの発電モジュール内の発電セルは電気的に相互に並列に接続される。たとえば、発電モジュールG350では、発電モジュールG350を形成する発電セル301−305が、図7に示すように、電気的に相互に並列に接続される。また、発電モジュールG400では、発電モジュールG400を形成する発電パネル318−320が、図7に示すように、電気的に相互に並列に接続される。 In the power generation panel 300-1 shown in FIG. 6, the power generation cells 301-330 of the power generation panel 300-1 are grouped into eight power generation modules G350-G420. The power generation modules G350-G420 are electrically connected in series as shown in FIG. Further, the power generation cells in each power generation module forming the power generation modules G350-G420 are electrically connected to each other in parallel. For example, in the power generation module G350, the power generation cells 301-305 forming the power generation module G350 are electrically connected to each other in parallel as shown in FIG. 7. Further, in the power generation module G400, the power generation panels 318-320 forming the power generation module G400 are electrically connected in parallel to each other as shown in FIG. 7.

このように、発電モジュールは電気的に直列に接続し、発電モジュール内の発電セルは電気的に相互に並列に接続すると、発電パネル300−1の発電効率が向上する。 As described above, when the power generation modules are electrically connected in series and the power generation cells in the power generation module are electrically connected in parallel with each other, the power generation efficiency of the power generation panel 300-1 is improved.

実験により求めた図6の発電パネル300−1の発電効率は以下の通りであった。まず、発電モジュールを形成することなく、全ての発電セル301−330を単に電気的に直列に接続した場合が6%であった。これに対して、実施形態1のように発電セル301−330を直並列に接続した場合は24%であった。実施形態1のように発電セル301−330をグループ化し電気的な接続を工夫することによって、工夫しない場合に比較すれば、4倍の発電効率が得られることが実証された。 The power generation efficiency of the power generation panel 300-1 of FIG. 6 obtained by the experiment was as follows. First, in 6%, all power generation cells 301-330 were simply electrically connected in series without forming a power generation module. On the other hand, when the power generation cells 301-330 were connected in series and parallel as in the first embodiment, the ratio was 24%. It was demonstrated that by grouping the power generation cells 301-330 as in the first embodiment and devising the electrical connection, four times the power generation efficiency can be obtained as compared with the case where the power generation cells are not devised.

以上のように、実施形態1に係る発電パネル300−1は、図2のように、正規分布の強度分布を持つレーザ光250を受光して発電する。発電パネル300−1は、図6に示すように、受光面積の異なる8つの発電モジュールG350−G420に分割している。図7に示すように、全ての発電モジュールG350−G420は電気的に直列に接続している。それぞれの発電モジュールG350−G420は複数の発電セルを有しており、それぞれの発電モジュールG350−G420の発電セルは電気的に並列に接続している。 As described above, the power generation panel 300-1 according to the first embodiment receives the laser beam 250 having a normally distributed intensity distribution and generates power as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the power generation panel 300-1 is divided into eight power generation modules G350-G420 having different light receiving areas. As shown in FIG. 7, all power generation modules G350-G420 are electrically connected in series. Each power generation module G350-G420 has a plurality of power generation cells, and the power generation cells of each power generation module G350-G420 are electrically connected in parallel.

また、発電モジュールG350−G420の受光面積は、レーザ光250の強度が、相対的に強い領域に配置される発電モジュールG380、G390の受光面積よりも相対的に弱い領域に配置される発電モジュールG350、G360、G370、G400、G410、G420の受光面積の方が大きくなっている。換言すれば、発電モジュールG350−G420の受光面積は、レーザ光250の照射領域の外周側に配置される発電モジュールG350、G360、G370、G400、G410、G420の受光面積の方が中心側に配置される発電モジュールG380、G390の受光面積よりも大きくなっている。 Further, the light receiving area of the power generation modules G350-G420 is arranged in a region where the intensity of the laser beam 250 is relatively weaker than the light receiving areas of the power generation modules G380 and G390 arranged in a region where the intensity is relatively strong. , G360, G370, G400, G410, G420 have a larger light receiving area. In other words, the light receiving area of the power generation module G350-G420 is such that the light receiving area of the power generation modules G350, G360, G370, G400, G410, and G420 arranged on the outer peripheral side of the irradiation region of the laser beam 250 is arranged on the center side. It is larger than the light receiving area of the power generation modules G380 and G390.

発電パネル300−1を以上のように構成することによって、正規分布の強度分布を持つレーザ光250を照射したときでも、発電パネル300−1の発電効率を向上させることができ、高効率の発電が可能になる。また、発電パネル300−1の発電効率を向上させるために、レーザ光250の強度分布を均一化する光学系を設ける必要がなく、光照射装置の大型化、高コスト化を回避できる。上記の強度分布を均一化する光学系はレーザのような高エネルギーに耐えねばならず、石英等の材料を用いたレンズに耐熱性を有する光反射防止コーティングを施す必要があるために非常に高コストな部品であることが広く知られている。その光透過損失は現実的には20から30%にも及ぶものが多く、仮に20%のものでもセル効率30%とした場合のパネル実効率では24%となり、コストをかけたとしても効率が同程度であるため、本発明の実用性が確認される。 By configuring the power generation panel 300-1 as described above, the power generation efficiency of the power generation panel 300-1 can be improved even when the laser beam 250 having a normally distributed intensity distribution is irradiated, and high-efficiency power generation can be performed. Becomes possible. Further, in order to improve the power generation efficiency of the power generation panel 300-1, it is not necessary to provide an optical system for making the intensity distribution of the laser beam 250 uniform, and it is possible to avoid an increase in size and cost of the light irradiation device. The optical system that makes the above intensity distribution uniform must withstand high energy such as laser, and it is very high because it is necessary to apply a heat-resistant light antireflection coating to the lens made of a material such as quartz. It is widely known that it is a costly component. In reality, the light transmission loss often ranges from 20 to 30%, and even if the cell efficiency is 20%, the actual panel efficiency is 24% even if the cell efficiency is 30%, and the efficiency is high even if the cost is applied. Since it is about the same, the practicality of the present invention is confirmed.

また、レーザ光250の強度分布は正規分布であるので、レーザ光250の強度はその光軸に対して点対称に分布している。このため、発電パネル300−1における発電セル301−330のグループ化を、発電パネル300−1の中央部から規則的に行うことができ、図6のように、発電モジュールG350−G420を規則的に配置させることができる。 Further, since the intensity distribution of the laser beam 250 is a normal distribution, the intensity of the laser beam 250 is distributed point-symmetrically with respect to the optical axis. Therefore, the power generation cells 301-330 in the power generation panel 300-1 can be grouped regularly from the central portion of the power generation panel 300-1, and the power generation modules G350-G420 can be regularly grouped as shown in FIG. Can be placed in.

図6に示すように、複数の発電モジュールG350−G420は、発電パネル300−1上において、レーザ光250の中心を通る直線Lに対して線対称に、同一の面積の発電モジュールが配置されている。このように、直線Lに対して線対称に同一の面積の発電モジュールを配置すると、発電モジュールG350−G420の各発電量の(最大−最小)/(最大+最小)の値を小さくすることができ、発電効率を向上させることができる。 As shown in FIG. 6, in the plurality of power generation modules G350-G420, power generation modules having the same area are arranged on the power generation panel 300-1 in line symmetry with respect to the straight line L passing through the center of the laser beam 250. There is. In this way, if the power generation modules having the same area are arranged line-symmetrically with respect to the straight line L, the value of (maximum-minimum) / (maximum + minimum) of each power generation amount of the power generation modules G350-G420 can be reduced. It is possible to improve the power generation efficiency.

また、複数の発電モジュールG350−G420は、レーザ光250の照射領域内(図4参照)に格子状に配置されている。このように、発電モジュールG350−G420を格子状に配置すると、発電セル相互間の電気的な接続が複雑にならず、単純化できる。 Further, the plurality of power generation modules G350-G420 are arranged in a grid pattern in the irradiation region of the laser beam 250 (see FIG. 4). When the power generation modules G350-G420 are arranged in a grid pattern in this way, the electrical connection between the power generation cells is not complicated and can be simplified.

発電セル301−330は、同一の形状および寸法を有し、レーザ光250の照射領域内に格子状に配置されている。このように、発電セル301−330を同一の形状および寸法とすることによって、汎用的な発電セルを用いることができ、発電パネル300−1の設計を単純化でき、また、製造コストの上昇を抑えることができる。 The power generation cells 301-330 have the same shape and dimensions, and are arranged in a grid pattern in the irradiation region of the laser beam 250. By making the power generation cells 301-330 the same shape and dimensions in this way, a general-purpose power generation cell can be used, the design of the power generation panel 300-1 can be simplified, and the manufacturing cost can be increased. It can be suppressed.

[実施形態2]
図8は、実施形態2に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。図9は、図8の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。
[Embodiment 2]
FIG. 8 is a diagram showing a power generation module and a power generation cell of the power generation panel according to the second embodiment. FIG. 9 is a diagram showing an electrical connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG.

実施形態2に係る発電パネル300−2は、実施形態1に係る発電パネル300−1と比較すると、発電セル301と発電セル310が除かれている点が異なる。つまり、発電セル302−305によって発電モジュールG351を形成し、発電セル306−309によって発電モジュールG361を形成している。その他の構成は実施形態1に係る発電パネル300−1と同一である。 The power generation panel 300-2 according to the second embodiment is different from the power generation panel 300-1 according to the first embodiment in that the power generation cell 301 and the power generation cell 310 are excluded. That is, the power generation cells 302-305 form the power generation module G351, and the power generation cells 306-309 form the power generation module G361. Other configurations are the same as those of the power generation panel 300-1 according to the first embodiment.

このように、発電セル301と発電セル310を除いて発電モジュールG351、G361を形成しているのは、以下の理由からである。 The power generation modules G351 and G361 are formed except for the power generation cell 301 and the power generation cell 310 for the following reasons.

第1点として、実施形態1で示した発電モジュールG350、G360の発電量が他の発電モジュールG370−G420よりも大きいため(図6参照)、発電モジュールG350、G360の発電効率が他の発電モジュールG370−G420の発電量の影響を受けて低下すると考えられるからである。また、第2点として、図5に示したように、レーザ光250の強度が小さい位置に配置されている、発電セル301と発電セル310の発電量は他の発電セルに比較して小さく、これらの発電セル301、310を除いても、発電パネル300−2としての総合的な発電効率に対する影響は極めて小さいと考えられるからである。 First, since the power generation amount of the power generation modules G350 and G360 shown in the first embodiment is larger than that of the other power generation modules G370-G420 (see FIG. 6), the power generation efficiency of the power generation modules G350 and G360 is higher than that of the other power generation modules. This is because it is considered that the amount of power generated by G370-G420 will decrease. As a second point, as shown in FIG. 5, the amount of power generated by the power generation cell 301 and the power generation cell 310, which are arranged at positions where the intensity of the laser beam 250 is low, is smaller than that of the other power generation cells. This is because even if these power generation cells 301 and 310 are excluded, the influence on the overall power generation efficiency of the power generation panel 300-2 is considered to be extremely small.

以上の2点を考慮して、図8に示すように、発電モジュールG351、G361、G370−G420を形成している。また、図9に示すように、発電モジュールG351、G361、G370−G420は電気的に直列に接続し、発電モジュールG351、G361、G370−G420内の発電セル302−309、311−330は電気的に相互に並列に接続している。 In consideration of the above two points, as shown in FIG. 8, the power generation modules G351, G361, and G370-G420 are formed. Further, as shown in FIG. 9, the power generation modules G351, G361, and G370-G420 are electrically connected in series, and the power generation cells 302-309 and 311-330 in the power generation modules G351, G361, and G370-G420 are electrically connected. Are connected to each other in parallel.

図8の場合の、発電モジュールG351−G420の発電量の(最大−最小)/(最大+最小)の値は、8.4−6.5/8.4+6.5=1.9/14.9=0.128である。この値を見ると、発電モジュールG351−G420間の発電量のばらつきが小さく抑えられていることが分かる。このため、実施形態2でも、実施形態1と同様に、発電パネル300−2は理想的なグループ化が行われていると言える。 In the case of FIG. 8, the value of (maximum-minimum) / (maximum + minimum) of the power generation amount of the power generation module G351-G420 is 8.4-6.5 / 8.4 + 6.5 = 1.9 / 14. 9 = 0.128. Looking at this value, it can be seen that the variation in the amount of power generation between the power generation modules G351 to G420 is kept small. Therefore, it can be said that the power generation panels 300-2 are ideally grouped in the second embodiment as in the first embodiment.

実験により求めた図8の発電パネル300−2の発電効率は以下の通りであった。まず、実施形態2のように発電モジュールを形成することなく、全ての発電セル302−309、311−330を単に電気的に直列に接続した場合が6%であった。これに対して、実施形態2のように発電セル302−309、311−330を直並列に接続した場合は24%であった。実施形態2のように発電セル302−309、311−330をグループ化し電気的な接続を工夫することによって、工夫しない場合に比較すれば、4倍の発電効率が得られることが実証された。 The power generation efficiency of the power generation panel 300-2 of FIG. 8 obtained by the experiment was as follows. First, in 6%, all the power generation cells 302-309 and 311-330 were simply electrically connected in series without forming a power generation module as in the second embodiment. On the other hand, when the power generation cells 302-309 and 311-330 were connected in series and parallel as in the second embodiment, the ratio was 24%. It was demonstrated that by grouping the power generation cells 302-309 and 311-330 as in the second embodiment and devising the electrical connection, four times the power generation efficiency can be obtained as compared with the case where the power generation cells are not devised.

実施形態2では、並列に接続する発電モジュールG351−G420の発電量が平準化されるように、発電セル301、310を除いて、発電モジュールG351、G361の受光面積を調整した。このため、実施形態2では、実施形態1に比較して2枚の発電セルが削減できている。したがって、実施形態1と比較すると1/15の発電セルの材料費が削減される。 In the second embodiment, the light receiving areas of the power generation modules G351 and G361 are adjusted except for the power generation cells 301 and 310 so that the power generation amount of the power generation modules G351 to G420 connected in parallel is leveled. Therefore, in the second embodiment, the number of two power generation cells can be reduced as compared with the first embodiment. Therefore, the material cost of the power generation cell is reduced by 1/15 as compared with the first embodiment.

[実施形態3]
図10は、実施形態3に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。図11は、図10の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。
[Embodiment 3]
FIG. 10 is a diagram showing a power generation module and a power generation cell of the power generation panel according to the third embodiment. FIG. 11 is a diagram showing an electrical connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG.

実施形態3に係る発電パネル300−3は、実施形態2に係る発電パネル300−2と比較すると、発電モジュールG352、G362、G372、G382、G392、G402、G412、G422が1枚の発電セルで形成してある点が異なる。たとえば、発電モジュールG352は、実施形態2に係る発電パネル300−2(図8参照)の発電モジュールG351の、発電セル302−305、4枚分の面積を1枚の発電セルで形成している。これは、発電モジュールG362、G372、G382、G392、G402、4G12、G422についても同様である。 Compared with the power generation panel 300-2 according to the second embodiment, the power generation panel 300-3 according to the third embodiment has one power generation cell with the power generation modules G352, G362, G372, G382, G392, G402, G412, and G422. The difference is that they are formed. For example, in the power generation module G352, the area of four power generation cells 302-305 of the power generation module G351 of the power generation panel 300-2 (see FIG. 8) according to the second embodiment is formed by one power generation cell. .. This also applies to the power generation modules G362, G372, G382, G392, G402, 4G12, and G422.

また、実施形態3に係る発電パネル300−3は、実施形態2に係る発電パネル300−2と比較すると、発電モジュールG412と発電セル321とで発電モジュールG415を形成し、発電モジュールG422と発電セル330とで発電モジュールG425を形成している点も異なる。 Further, in the power generation panel 300-3 according to the third embodiment, as compared with the power generation panel 300-2 according to the second embodiment, the power generation module G412 and the power generation cell 321 form the power generation module G415, and the power generation module G422 and the power generation cell It is also different in that the power generation module G425 is formed with the 330.

実施形態3では、できるだけ同一の受光面積の発電モジュールを用いるようにしている。たとえば、発電モジュールG352、G362、G412、G422は同一の受光面積としてある。また、発電モジュールG372とG402、発電モジュールG382とG392もそれぞれ同一の受光面積としてある。さらに、発電モジュールG382とG392の受光面積は、発電モジュールG352、G362、G412、G422の受光面積の1/2としてある。さらに、発電モジュールG372、G402の受光面積は、発電モジュールG352、G362、G412、G422の受光面積の3/4としてある。また、発電セル321と330の受光面積は、発電モジュールG382とG392の受光面積の1/2としてある。 In the third embodiment, power generation modules having the same light receiving area are used as much as possible. For example, the power generation modules G352, G362, G412, and G422 have the same light receiving area. Further, the power generation modules G372 and G402 and the power generation modules G382 and G392 also have the same light receiving area. Further, the light receiving area of the power generation modules G382 and G392 is 1/2 of the light receiving area of the power generation modules G352, G362, G412, and G422. Further, the light receiving area of the power generation modules G372 and G402 is 3/4 of the light receiving area of the power generation modules G352, G362, G412, and G422. The light receiving area of the power generation cells 321 and 330 is 1/2 of the light receiving area of the power generation modules G382 and G392.

このように、できるだけ同一の受光面積の発電モジュールを用いるようにすることによって、発電モジュールの種類を抑えることができ、発電パネル300−3の製造の単純化、低コスト化が実現できる。 By using power generation modules having the same light receiving area as much as possible in this way, the types of power generation modules can be suppressed, and the manufacture of the power generation panel 300-3 can be simplified and the cost can be reduced.

図11に示すように、発電パネル300−3では、発電モジュールG352、G362、G372、G382、G392、G402、G415、G425は電気的に直列に接続される。また、発電モジュールG415を形成する発電セル321と発電モジュールG412とは電気的に並列に接続され、発電モジュールG425を形成する発電セル330と発電モジュールG422とは電気的に並列に接続されている。 As shown in FIG. 11, in the power generation panel 300-3, the power generation modules G352, G362, G372, G382, G392, G402, G415, and G425 are electrically connected in series. Further, the power generation cell 321 forming the power generation module G415 and the power generation module G412 are electrically connected in parallel, and the power generation cell 330 forming the power generation module G425 and the power generation module G422 are electrically connected in parallel.

実験により求めた図10の発電パネル300−3の発電効率は25%と良好であった。これは、一般的に、発電モジュールとしての1枚の受光面積が大きくなると、受光面積が小さいときよりも発電効率が高くなるからである。 The power generation efficiency of the power generation panel 300-3 of FIG. 10 obtained by the experiment was as good as 25%. This is because, in general, when the light receiving area of one sheet as a power generation module is large, the power generation efficiency is higher than when the light receiving area is small.

なお、発電モジュールG352、G362、G372、G382、G392、G402、G412、G422の受光面積を、発電効率のみを考慮して、自由なサイズとすることも考えられる。しかし、自由なサイズとすると、発電パネル300−3の製造時、各発電モジュールを切り出した後の残りの部分の使い勝手が悪く、廃棄される部分が出ることになるので、発電パネル300−3の製造コストが増加する。 It is also conceivable that the light receiving area of the power generation modules G352, G362, G372, G382, G392, G402, G412, and G422 can be freely sized in consideration of only the power generation efficiency. However, if the size is free, when the power generation panel 300-3 is manufactured, the remaining part after cutting out each power generation module is not easy to use, and some parts are discarded. Therefore, the power generation panel 300-3 Manufacturing costs increase.

実施形態3のように、発電モジュールG352、G362、G372、G382、G392、G402、G412、G422の受光面積を、一定の分割比率で製造するようにすると、廃棄される部分が減少するので、発電パネル300−3の製造コストを抑えることができる。 If the light receiving areas of the power generation modules G352, G362, G372, G382, G392, G402, G412, and G422 are manufactured at a constant division ratio as in the third embodiment, the discarded portion is reduced, so that power generation is performed. The manufacturing cost of the panel 300-3 can be suppressed.

[実施形態4]
図12は、実施形態4に係る発電パネルの発電モジュールと発電セルを示す図である。図13は、図12の発電パネルにおける発電モジュールおよび発電セルの電気的な接続状態を示す図である。
[Embodiment 4]
FIG. 12 is a diagram showing a power generation module and a power generation cell of the power generation panel according to the fourth embodiment. FIG. 13 is a diagram showing an electrical connection state of the power generation module and the power generation cell in the power generation panel of FIG.

実施形態4に係る発電パネル300−4は、G354、G364、G374、G384、G394、G404、G414、G424、G434の9つの発電モジュールと、レーザ光250の中心側に配置される6つの発電セル313−318から形成される。6つの発電セル313−318は、それぞれが発電モジュールと見ることができる。このように見ると、それぞれの発電モジュールは1または複数の発電セルを有し、レーザ光250の中心側に配置される発電モジュールは1の発電セルで構成されていると言える。 The power generation panel 300-4 according to the fourth embodiment has nine power generation modules of G354, G364, G374, G384, G394, G404, G414, G424, and G434, and six power generation cells arranged on the center side of the laser beam 250. It is formed from 313-318. Each of the six power generation cells 313-318 can be seen as a power generation module. Seen in this way, it can be said that each power generation module has one or a plurality of power generation cells, and the power generation module arranged on the central side of the laser beam 250 is composed of one power generation cell.

図12に示すように、発電セル301−303によって発電モジュールG354を形成する。発電モジュールG354の発電量は3.6Wである。発電セル304、305によって発電モジュールG364を形成する。発電モジュールG364の発電量は5.2Wである。発電セル306、307によって発電モジュールG374を形成する。発電モジュールG374の発電量は5.4Wである。発電セル308−310によって発電モジュールG384を形成する。発電モジュールG384の発電量は3.4Wである。 As shown in FIG. 12, the power generation module G354 is formed by the power generation cells 301-303. The amount of power generated by the power generation module G354 is 3.6 W. The power generation modules G364 are formed by the power generation cells 304 and 305. The amount of power generated by the power generation module G364 is 5.2 W. The power generation modules G374 are formed by the power generation cells 306 and 307. The amount of power generated by the power generation module G374 is 5.4 W. The power generation module G384 is formed by the power generation cells 308-310. The amount of power generated by the power generation module G384 is 3.4 W.

発電セル311、312によって発電モジュールG394を形成する。発電モジュールG394の発電量は3.4Wである。発電セル319、320によって発電モジュールG404を形成する。発電モジュールG404の発電量は3.4Wである。発電セル313の発電量は3.3Wである。発電セル314の発電量は3.9Wである。発電セル315の発電量は4.2Wである。発電セル316の発電量は4.3Wである。発電セル317の発電量は3.9Wである。発電セル318の発電量は3.3Wである。 The power generation modules G394 are formed by the power generation cells 311 and 312. The amount of power generated by the power generation module G394 is 3.4 W. The power generation modules G404 are formed by the power generation cells 319 and 320. The amount of power generated by the power generation module G404 is 3.4 W. The amount of power generated by the power generation cell 313 is 3.3 W. The amount of power generated by the power generation cell 314 is 3.9 W. The amount of power generated by the power generation cell 315 is 4.2 W. The amount of power generated by the power generation cell 316 is 4.3 W. The amount of power generated by the power generation cell 317 is 3.9 W. The amount of power generated by the power generation cell 318 is 3.3 W.

発電セル321−324によって発電モジュールG414を形成する。発電モジュールG414の発電量は4.4Wである。発電セル325、326によって発電モジュールG424を形成する。発電モジュールG424の発電量は4.3Wである。発電セル327−330によって発電モジュールG434を形成する。発電モジュールG434の発電量は4.7Wである。 The power generation module G414 is formed by the power generation cells 321-324. The amount of power generated by the power generation module G414 is 4.4 W. The power generation modules G424 are formed by the power generation cells 325 and 326. The amount of power generated by the power generation module G424 is 4.3 W. The power generation module G434 is formed by the power generation cells 327-330. The amount of power generated by the power generation module G434 is 4.7 W.

図12の場合の、発電モジュールG354−G434および発電セル313−318の発電量の(最大−最小)/(最大+最小)の値は、5.4−3.3/5.4+3.3=2.1/8.7=0.241である。 In the case of FIG. 12, the value of (maximum-minimum) / (maximum + minimum) of the power generation amount of the power generation module G354-G434 and the power generation cell 313-318 is 5.4-3.3 / 5.4 + 3.3 = 2.1 / 8.7 = 0.241.

図12の発電パネル300−4における発電モジュールG354−G434および発電セルの電気的な接続状態は、図13に示す通りである。 The electrical connection state of the power generation module G354-G434 and the power generation cell in the power generation panel 300-4 of FIG. 12 is as shown in FIG.

図13に示す発電パネル300−4では、発電パネル300−4の発電セル301−330(発電セル313−318を除く)が9つの発電モジュールG354−G434にグループ化されている。発電モジュールG354−G434および発電セル313−318は、図13に示すように、電気的に直列に接続される。また、発電モジュールG354−G434を形成するそれぞれの発電モジュール内の発電セルは電気的に相互に並列に接続される。たとえば、発電モジュールG354では、発電モジュールG354を形成する発電セル301−303が、図13に示すように、電気的に相互に並列に接続される。また、発電モジュールG434では、G434を形成する発電パネル327−330が、図13に示すように、電気的に相互に並列に接続される。 In the power generation panel 300-4 shown in FIG. 13, the power generation cells 301-330 (excluding the power generation cells 313-318) of the power generation panel 300-4 are grouped into nine power generation modules G354-G434. The power generation module G354-G434 and the power generation cell 313-318 are electrically connected in series as shown in FIG. Further, the power generation cells in each power generation module forming the power generation modules G354-G434 are electrically connected to each other in parallel. For example, in the power generation module G354, the power generation cells 301-303 forming the power generation module G354 are electrically connected in parallel to each other as shown in FIG. Further, in the power generation module G434, the power generation panels 327-330 forming the G434 are electrically connected in parallel to each other as shown in FIG.

このように、発電モジュール内の発電セルは電気的に相互に並列に接続し、発電モジュールは電気的に直列に接続すると、発電パネル300−4の発電効率が向上する。実施形態4に係る発電パネル300−4は、実施形態1−3に係る発電パネル300−1〜300−3と比較すると、直列に接続されている回路(発電モジュールおよび発電セル)の数が多い。このため、実施形態4に係る発電パネル300−4の出力電圧は、実施形態1−3に係る発電パネル300−1〜300−3の出力電圧よりも高くなる。つまり、実施形態4に係る発電パネル300−4は高電圧化される。 As described above, when the power generation cells in the power generation module are electrically connected in parallel to each other and the power generation modules are electrically connected in series, the power generation efficiency of the power generation panel 300-4 is improved. The power generation panel 300-4 according to the fourth embodiment has a larger number of circuits (power generation modules and power generation cells) connected in series than the power generation panels 300-1 to 300-3 according to the first to third embodiments. .. Therefore, the output voltage of the power generation panel 300-4 according to the fourth embodiment is higher than the output voltage of the power generation panels 300-1 to 300-3 according to the third embodiment. That is, the voltage of the power generation panel 300-4 according to the fourth embodiment is increased.

実験により求めた図12の発電パネル300−4の発電効率は23%であった。また、発電パネル300−4の最大出力点での動作電圧は8.5Vと高電圧化された。したがって、発電モジュールG354−G434および発電セル313−318の発電量の(最大−最小)/(最大+最小)の値が0.241と大きくなっているのにもかかわらず、発電効率の低下は1%程度に収まっている。 The power generation efficiency of the power generation panel 300-4 of FIG. 12 obtained by the experiment was 23%. In addition, the operating voltage at the maximum output point of the power generation panel 300-4 has been increased to 8.5V. Therefore, even though the (maximum-minimum) / (maximum + minimum) value of the power generation amount of the power generation module G354-G434 and the power generation cell 313-318 is as large as 0.241, the decrease in power generation efficiency is It is within about 1%.

実際に負荷回路を接続したときには、出力電圧の高い方が負荷回路の効率が高くなる傾向がある。したがって、実施形態4に係る発電パネル300−4では、負荷回路を接続したときの総合的な効率はこの差を補って余りあることが期待できる。 When the load circuit is actually connected, the higher the output voltage, the higher the efficiency of the load circuit tends to be. Therefore, in the power generation panel 300-4 according to the fourth embodiment, it can be expected that the overall efficiency when the load circuit is connected more than compensates for this difference.

[実施形態5]
図14は、複数のレーザ光を照射して発電する実施形態5に係る発電パネルを示す図である。
[Embodiment 5]
FIG. 14 is a diagram showing a power generation panel according to a fifth embodiment in which a plurality of laser beams are irradiated to generate power.

実施形態1−4では、発電パネル300−1〜300−4に対して、1本のレーザ光250を照射した場合について説明した。実施形態5では、複数本のレーザ光を同時に重ねて発電パネルに照射している。 In the first embodiment, the case where one laser beam 250 is irradiated to the power generation panels 300-1 to 300-4 has been described. In the fifth embodiment, a plurality of laser beams are simultaneously superimposed to irradiate the power generation panel.

図14は、4台の光照射装置から特定の強度分布を有する4本のレーザ光を同時に発電パネル300−5に照射している状態を示している。この場合、4本のレーザ光の強度分布は同一であっても、同一でなくても良い。4本のレーザ光の全てが同一の正規分布の強度分布を有していれば、実施形態1−4の発電パネルを相似形に大きさを変更することで発電パネル300−5の発電効率を向上させることができ、当該図の様に4本の光軸に囲まれた領域を4本のレーザ光の一部を重畳して照射する領域とした場合のみならず、4本のレーザ光のそれぞれの強度分布が異なる場合でも、照射領域の強度分布に応じて発電モジュールを形成し、発電パネル300−5の発電効率の向上及び低発電電力密度の領域の面積を削減できるようにする。 FIG. 14 shows a state in which four laser beams having a specific intensity distribution are simultaneously irradiated to the power generation panel 300-5 from the four light irradiation devices. In this case, the intensity distributions of the four laser beams may or may not be the same. If all four laser beams have the same normal distribution of intensity distribution, the power generation efficiency of the power generation panel 300-5 can be improved by changing the size of the power generation panel of Embodiments 1-4 to a similar shape. It can be improved, and not only when the area surrounded by the four optical axes is used as the area for irradiating by superimposing a part of the four laser beams as shown in the figure, but also for the four laser beams. Even if each intensity distribution is different, a power generation module is formed according to the intensity distribution of the irradiation region so that the power generation efficiency of the power generation panel 300-5 can be improved and the area of the region having a low power generation density can be reduced.

発電パネル300−5に複数のレーザ光を同時に照射すると、発電パネル300−5の受光面のレーザ光のパワーが向上するので、発電パネル300−5の発電密度を向上させることができる。これにより、発電パネル300−5の入射強度が小さい領域の発電モジュールの面積を大きくする必要がなくなるので、発電パネル300−5が小型化できる。したがって、搭載面積が制限されている電気自動車110へ搭載が容易になる。 When a plurality of laser beams are simultaneously irradiated on the power generation panel 300-5, the power of the laser light on the light receiving surface of the power generation panel 300-5 is improved, so that the power generation density of the power generation panel 300-5 can be improved. This eliminates the need to increase the area of the power generation module in the region where the incident intensity of the power generation panel 300-5 is small, so that the power generation panel 300-5 can be miniaturized. Therefore, it can be easily mounted on the electric vehicle 110 whose mounting area is limited.

以上のように、実施形態1−4に係る発電パネルでは、入射強度が大きい領域では受光面積の小さな発電モジュールを形成し、入射強度が小さな領域では受光面積の大きな発電モジュールを形成している。このような技術的思想の下、レーザ光の強度分布が正規分布であっても正規分布でなくとも、特定の強度分布を持つレーザ光に対する発電効率の高い発電パネルを構成することができる。 As described above, in the power generation panel according to the first to fourth embodiments, the power generation module having a small light receiving area is formed in the region where the incident intensity is large, and the power generation module having a large light receiving area is formed in the region where the incident intensity is small. Based on such a technical idea, it is possible to construct a power generation panel having high power generation efficiency for laser light having a specific intensity distribution regardless of whether the intensity distribution of the laser light is a normal distribution or not.

100 充電ステーション、
110 電気自動車、
120 充電スペース、
200 光照射装置、
250 レーザ光、
300、300−1、300−2、300−3、300−4、300−5 発電パネル、
301−330 発電セル、
G350、G351、G352、G354 発電モジュール、
G360、G361、G362、G364 発電モジュール、
G370、G372、G374 発電モジュール、
G380、G382、G384 発電モジュール、
G390、G392、G394 発電モジュール、
G400、G402、G404 発電モジュール、
G410、G412、G414、G415 発電モジュール、
G420、G422、G424、G425、G434 発電モジュール。
100 charging station,
110 electric car,
120 charging space,
200 light irradiation device,
250 laser beam,
300, 300-1, 300-2, 300-3, 300-4, 300-5 Power generation panel,
301-330 power generation cell,
G350, G351, G352, G354 power generation module,
G360, G361, G362, G364 power generation module,
G370, G372, G374 power generation module,
G380, G382, G384 power generation module,
G390, G392, G394 power generation module,
G400, G402, G404 power generation module,
G410, G412, G414, G415 power generation module,
G420, G422, G424, G425, G434 power generation module.

Claims (8)

正規分布となる強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルであって、
前記発電パネルは受光面積の異なる発電モジュールを複数有し、
全ての前記発電モジュールは電気的に直列に接続され、
前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の強度が、相対的に強い領域に配置される前記発電モジュールよりも相対的に弱い領域に配置される前記発電モジュールの方が大きく、
複数の前記発電モジュールは、前記レーザ光の照射領域内に格子状に配置される、
発電パネル。
A power generation panel that receives and generates laser light with an intensity distribution that has a normal distribution.
The power generation panel has a plurality of power generation modules having different light receiving areas.
All the power generation modules are electrically connected in series and
The light receiving area of the power generation module is larger in the power generation module arranged in a region where the intensity of the laser beam is relatively weak than in the region where the intensity of the laser light is relatively strong.
The plurality of power generation modules are arranged in a grid pattern in the irradiation region of the laser beam.
Power generation panel.
それぞれの発電モジュールは1または複数の発電セルを有し、
全ての前記発電セルは発電モジュールごとに電気的に並列に接続される、請求項1の発電パネル。
Each power generation module has one or more power generation cells and
The power generation panel according to claim 1, wherein all the power generation cells are electrically connected in parallel for each power generation module.
正規分布となる強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルであって、
前記発電パネルは受光面積の異なる発電モジュールを複数有し、
全ての前記発電モジュールは電気的に直列に接続され、
前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の強度が、相対的に強い領域に配置される前記発電モジュールよりも相対的に弱い領域に配置される前記発電モジュールの方が大きく、
それぞれの前記発電モジュールは1または複数の発電セルを有し、
全ての前記発電セルは前記発電モジュールごとに電気的に並列に接続される、
発電パネル。
A power generation panel that receives and generates laser light with an intensity distribution that has a normal distribution.
The power generation panel has a plurality of power generation modules having different light receiving areas.
All the power generation modules are electrically connected in series and
The light receiving area of the power generation module is larger in the power generation module arranged in a region where the intensity of the laser beam is relatively weak than in the region where the intensity of the laser light is relatively strong.
Each said power generation module has one or more power generation cells.
All the power generation cells are electrically connected in parallel for each power generation module.
Power generation panel.
正規分布となる強度分布を持つレーザ光を受光して発電する発電パネルであって、
前記発電パネルは受光面積の異なる発電モジュールを複数有し、
全ての前記発電モジュールは電気的に直列に接続され、
前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の強度が、相対的に強い領域に配置される前記発電モジュールよりも相対的に弱い領域に配置される前記発電モジュールの方が大きく、
前記レーザ光は、複数のレーザ光が重ねられたものである、発電パネル。
A power generation panel that receives and generates laser light with an intensity distribution that has a normal distribution.
The power generation panel has a plurality of power generation modules having different light receiving areas.
All the power generation modules are electrically connected in series and
The light receiving area of the power generation module is larger in the power generation module arranged in a region where the intensity of the laser beam is relatively weak than in the region where the intensity of the laser light is relatively strong.
The laser beam is a power generation panel in which a plurality of laser beams are superimposed.
前記発電モジュールの受光面積は、前記レーザ光の照射領域の外周側に配置される前記発電モジュールの方が中心側に配置される前記発電モジュールよりも大きい、請求項1〜4のいずれかの発電パネル。 The power generation according to any one of claims 1 to 4, wherein the light receiving area of the power generation module is larger than that of the power generation module arranged on the outer peripheral side of the laser beam irradiation region and larger than the power generation module arranged on the center side. panel. 複数の前記発電モジュールは、前記レーザ光の中心を通る直線に対して線対称に、同一の面積の前記発電モジュールが配置される、請求項1〜5のいずれかの発電パネル。 The power generation panel according to any one of claims 1 to 5, wherein the power generation modules having the same area are arranged line-symmetrically with respect to a straight line passing through the center of the laser beam. 前記レーザ光の中心側に配置される前記発電モジュールは1の発電セルで構成される、請求項1〜6のいずれかの発電パネル。 The power generation panel according to any one of claims 1 to 6, wherein the power generation module arranged on the center side of the laser beam is composed of one power generation cell. 前記発電セルは、同一の形状および寸法を有し、前記レーザ光の照射領域内に格子状に配置される、請求項2、3、および7のうちいずれかの発電パネル。 The power generation panel according to any one of claims 2, 3, and 7, wherein the power generation cells have the same shape and dimensions and are arranged in a grid pattern in the irradiation region of the laser beam.
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