JPH03263549A

JPH03263549A - 太陽エネルギー収集装置

Info

Publication number: JPH03263549A
Application number: JP2061778A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Matsuda; 高明松田; Tetsushi Shimatani; 嶋谷　哲志; Mitsuo Yamashita; 満雄山下; Keiji Yamada; 恵司山田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-03-13
Filing date: 1990-03-13
Publication date: 1991-11-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は太陽エネルギー収集装置に関し、特に太陽エネ
ルギーを熱エネルギーと電気エネルギーとして収集する
ハイブリッド型の太陽エネルギー収集装置に関する。

（発明の背景）従来、第７図に示すように、熱媒の通水路を構成する熱
媒管１１の上部に太陽熱を薬熱するための集熱板１６を
設け、この集熱板１６上に太陽電池１２を熱伝的に取着
して透光性ガラス管１４内に収納した太陽エネルギー収
集装置があった（例えば特公昭５５−４８２２７号公報
参照）。

ところが、この従来の太陽エネルギー収集装置では、集
熱板１６に太陽電池１２を取着して透光性ガラス管１４
内に配設することから、太陽電池１２と隣接する太陽電
池１２との間に大きな隙間Ｘが多数発生し、太陽エネル
ギー収集装置の設置面積当たりのエネルギー回収効率は
極めて低いものであった。

このような太陽エネルギー収集装置の設置面積当たりの
エネルギー回収効率を向上させるため、例えば特開昭５
８−３７４４９号公報では、第８図に示すように、透光
性ガラス管１４内には、熱媒管１１と集熱板１６だけを
収納し、集熱板１６と集熱板１６との間の透光性ガラス
管１４の外部に太陽電池１２を配設して設置面積当たり
のエネルギー回収効率を向上させようとするものも提案
されている。ところが、この太陽エネルギー収集装置で
は、集熱板１６と太陽電池１２が別体に設けられており
、太陽電池１２は熱エネルギーの収集には全く寄与して
いない。したがって、この従来の太陽エネルギー収集装
置でも総合的なエネルギー回収効率は依然として低いも
のであった。

さらに、第９図に示すように、透光性ガラス管１４の下
方に太陽電池１２を配設して、集熱板１６の間から洩れ
た太陽光を反射板１５で反射させて太陽電池１２に照射
しようとするものも提案されている（例えば特開昭５８
−３７４４９公報参照）が、太陽エネルギーの回収効率
は、第７図に示す装置と全く同一であり、第７図に示す
従来例と同様な問題があった。

本発明は、このような背景のもとに案出されたものであ
り、太陽電池も熱エネルギーの収集に寄与できるように
配設するとともに、熱媒管の裏面側に洩れた光も電気エ
ネルギーや熱エネルギーとして収集でき、装置の設置面
積当たりのエネルギー回収効率を向上させた太陽エネル
ギー収集装置を提供することを目的とするものである。

（発明の構成）第１の発明によれば、熱媒管の上部に受光面を上方に向
けて第１の太陽電池を取着するとともに、熱媒管の下部
に受光面を下方に向けて第２の太陽電池を取着して透光
性ガラス管内に収納するとともに、該透光性ガラス管の
下方部に、太陽光を前記第２の太陽電池側に向けて反射
する反射板を設けて成る太陽エネルギー収集装置が提供
され、そのことにより上記目的が達成される。

また、第２の発明によれば、裏面側に選択吸収膜を有す
る太陽電池を熱媒管の上部に取着して透光性ガラス管内
に収納するとともに、該透光性ガラス管の下方部に、太
陽光を前記選択吸収膜側に向けて反射する反射板を設け
て成る太陽エネルギー収集装置が提供され、そのことに
より上記目的が達成される。

さらに、第３の発明によれば、熱媒管の上部に受光面を
上方に向けて第１の太陽電池を取着するとともに、第１
の太陽電池の裏面側に受光面を下方に向けて第２の太陽
電池を取着して透光性ガラス管内に収納し、該透光性ガ
ラス管の下方部に、太陽光を前記第２の太陽電池側に向
けて反射する反射板を設けて成る太陽エネルギー収集装
置が提供され、そのことにより上記目的が達成される。

（作用）第１の発明によれば、熱媒管の上方側から照射される太
陽光は、第１の太陽電池で熱エネルギーと電気エネルギ
ーに変換され、第１の太陽電池と第１の太陽電池との間
から洩れる太陽光は反射板で反射されて熱媒管の裏面側
に取着された第２の太陽電池で熱エネルギーと電気エネ
ルギーに変換されて収集される。

第２の発明によれば、熱媒管の上方側から照射される太
陽光は、太陽電池で熱エネルギーと電気エネルギーに変
換され、太陽電池と太陽電池の間から洩れる太陽光は反
射板で反射されて選択吸収膜が設けられた金属層部分で
熱エネルギーに変換されて収集される。

第３の発明によれば、熱媒管の上方側から照射される太
陽光は、第１の太陽電池で熱エネルギーと電気エネルギ
ーに変換され第１の太陽電池と第１の太陽電池の間から
洩れる太陽光は反射板で反射されて第１の太陽電池の裏
面側に設けられた第２の太陽電池で熱エネルギーと電気
エネルギーに変換されて収集される。

（実施例）以下、第１の発明を添付図面に基づき詳細に説明する。

第１図は、第１の発明に係る太陽エネルギー収集装置の
一実施例を示す断面図であり、１は熱媒の通水路を構成
する熱媒管、２．３は太陽電池、４は透光性ガラス管、
５は反射板である。

前記熱媒管１は、銅、鉄、アルミニウムなどの金属管な
どからなり、上部と下部は偏平状に形成されている。こ
の熱媒管１は、図示していないが両端開口部が透光性ガ
ラス管４の外に延在するように配設されている。

前記熱媒管１の上方部には、受光面が上方を向くように
第１の太陽電池２が取着されている。この太陽電池２は
、ポリイミド系樹脂などから成る有機系接着剤や低融点
ガラスやセラミック系接着剤などから成る無機系接着剤
などで熱媒管１に熱化的に取着される。この第１の太陽
電池２は、単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などに
ｐ−ｎ接合部と表裏面電極を形成して構成されている。

したがって、熱媒管１の上方部から日射Ａが照射される
と第１の太陽電池２で電気エネルギーと熱エネルギーに
変換され、電気エネルギーは図示しないリード線を介し
て収集され、熱エネルギーは熱媒管１内を通過する熱媒
を介して収集される。

このように、太陽電池２を熱媒管１に直接取着すると（
従来は、太陽電池２が集熱板を介して熱媒管１に取着さ
れていた）太陽電池２の接着面積が少なくて太陽電池２
への熱応力が印加され難くなるとともに、固定構造を簡
略化できる。

前記熱媒管１の下方部には、受光面が下方を向くように
第２の太陽電池３が取着されている。この第２の太陽電
池３も、有機系接着剤や無機系接着剤などで熱媒管１に
熱化的に取着される。この第２の太陽電池３も、単結晶
シリコンや多結晶シリコン基板などにｐ−ｎ接合部と表
裏面電極を形成して構成されている。

なお、第１の太陽電池２と第２の太陽電池３との間に、
第２図に示すように、熱媒管１ａ、１ｂを二本以上配設
するようにしてもよい。このように、太陽電池２．３の
間に、熱媒管１ａ、１ｂを本以上配設すれば伝熱性能を
向上させることが可能なうえに、太陽電池を安定して固
定できる。

前記第１及び第２の太陽電池２．３を取着した熱媒管１
は、透光性ガラス管４内に収納される。

この透光性ガラス管４内は、１０−’ｔｏｒｒ程度の真
空状態に維持されており、太陽電池２．３で集熱された
熱エネルギーの伝導と対流による放熱が防止される。

前記第２の太陽電池１の下方側で透光性ガラス管４の外
部には、波板状の反射板５が連続して設けられている。

この反射板５は、例えばｙ−ｘ２／８００〜１２００で
表されるような放物曲面を有している。この反射板５は
ステンレス鋼板、金属板や樹脂板にアルミ蒸着や鏡面メ
ツキを施したものなどが用いられる。

した°がって、第１の太陽電池２と隣接する第１の太陽
電池２との間から下方側に洩れた日射Ｂは反射板５で反
射して第２の太陽電池３に到達する。

第２の太陽電池３に到達した太陽光は、第２の太陽電池
３で電気エネルギーと熱エネルギーに変換されて、電気
エネルギーは図示しないリード線を介して収集され、熱
エネルギーは熱媒管１内を通過する熱媒を介して収集さ
れる。

第３図は、他の実施例を示す太陽電池部分の断面図であ
る。

単結晶シリコンや多結晶シリコンで形成した厚みが０．
３〜１．０ｍｍ程度の太陽電池は、１μｍ以上の波長の
光は透過してしまうが、本実施例ではこのような光も熱
エネルギーとして収集しようとするものである。このた
め、受光面を下方に向けて配設された第２の太陽電池３
の裏面側に、選択吸収膜６ａを有するアルミニウム、ニ
ッケル、クロムなどから成る金属層６を設けている。な
お、この金属層６はメツキやプリントする゛ことによっ
て形成される。したがって、熱媒管１の上方側から照射
される日射Ａは、第１の太陽電池２で電気エネルギーと
熱エネルギーに変換され、第１の太陽電池２を透過した
１μｍ以上の波長を有する日射Ｃは第２の太陽電池３の
裏面側に形成された選択吸収膜６ａで吸収されて熱エネ
ルギーに変換される。また反射板５で反射した太陽光Ｂ
は、第２の太陽電池３で電気エネルギーと熱エネルギー
に変換される。さらに、反射板５で反射し第２の太陽電
池３を透過した光は第２の太陽電池３の裏面側に形成さ
れた金属層６で反射され、再び反射板５まで到達して反
射して第２の太陽電池３に至る。

このような反射を繰返して減衰しながら熱エネルギーに
変換される。

なお、選択吸収膜６ａは、例えば３μｍ以下の波長の太
陽光はよく吸収するが、３μｍより長い波長のエネルギ
ーを放射しないような膜で構成され、例えば陽極酸化ア
ルミニウム被膜、ブラック。

ニッケル被膜、真空蒸着被膜、磁器、着色ステンレス鋼
被膜、ブラック・クロム被膜などが好適に用いられる。

また、選択吸収膜６ａを有する金属層６を第１の太陽電
池２の裏面側に設けてもほぼ同一の効果が得られる。

第４図は、他の実施例を示す反射板５部分の図である。

この実施例によれば、第２の太陽電池３に対する反射板
５の位置が可動するように構成されている。すなわち、
反射板５の両端部の複数箇所にワイヤー７を環状に結ん
で、この環状のワイヤー７内に滑車８とモータ９をワイ
ヤー７と反射板５が張設されるように配設している。モ
ータ９を正転または反転駆動することにより、反射板５
は水平に移動する。モータ９は、日射センサで太陽光の
高度と方位を検知して、反射板５が所望量移動するよう
に駆動される０例えば太陽が南中の位置にあるときは、
反射板５の凹部中央が第２の太陽電池１の真下に位置す
るように反射板５を位置させ、太陽が左方に傾くと反射
板を左方に水平移動させて反射板５での反射光が常に第
２の太陽電池３に到達するように反射板５が移動される
。

このように太陽光を集光するために反射板５を水平移動
させると、例えば反射板を回転移動させて太陽光を追尾
する場合に比べて機器構造および駆動機構を簡略化でき
る。

次に、第２の発明に係る太陽エネルギー収集装置を第５
図に基づき詳細に説明する。

第５図において、２１は熱媒管、２２は太陽電池、２５
は反射板、２６は金属層である。

熱媒管２１の構成は、第１の発明に係る太陽エネルギー
収集装置の熱媒管と同一である。

前記熱媒管２１の上部には、太陽電池２２が取着されて
いる。この太陽電池２２の構成は、第１の発明に係る太
陽エネルギー収集装置の太陽電池と同一である。

前記太陽電池２２の裏面側には、金属層２６が被着され
ている。この金属層２６は、アルミニウム、ニッケル、
クロムなどから成り、選択吸収膜２６ａを形成するため
の母材となる。

この選択吸収膜２６の構成も、第１の発明に係る太陽エ
ネルギー収集装置の選択吸収膜と同一である。

なお、金属層２６に代わりに、銅、鉄、アルミニウムな
どから成る集熱板を設けて、集熱板の裏面側に選択吸収
膜を設けても良い。

前記熱媒管２１の下方側で透光性ガラス管２４の外部に
は、反射板２５が設けられている。この反射板２５の構
成も、第１の発明に係る太陽エネルギー収集装置の反射
板と同一である。

上記構成によれば、太陽電池２２の上方側から照射され
る日射Ａは、太陽電池２２で電気エネルギーと熱エネル
ギーに変換され、電気エネルギーは図示しないリード線
を介して収集され、熱エネルギーは熱媒管２１内を通過
する熱媒体を介して収集される。太陽電池２２の下方側
に洩れた日射Ｂは、反射板２５で反射して集熱板２６に
ｐ１達して熱エネルギーに変換されて熱媒管２１内の熱
媒体を介して収集される。この場合、集熱板２６の裏面
側には選択吸収１１２６ａが設けられていることから、
反射板２５で反射した日射Ｂは効率よく熱エネルギーと
して収集することができる。

また、反射板２５を第１の発明に係る太陽エネルギー収
集装置のように、水平移動させるとより効率的に太陽エ
ネルギーを収集することができる。

第６図は、第３の発明に係る太陽エネルギー収集装置の
実施例を示す断面図である。

第３の発明によれば、熱媒管３１の上部に第１の太陽電
池３２を取着し、第１の太陽電池３２の裏面側に第２の
太陽電池３３を取着している。

第３の発明に係る収集装置の各構成要素および太陽エネ
ルギーの収集の仕方は、上記第１の発明および第２の発
明とほぼ同一である。

（発明の効果）以上のように、第１の発明に係る太陽エネルギー収誤装
置によれば、熱媒の通水路を構成する熱媒管の上部に受
光面を上方に向けて第１の太陽電池を取着し、熱媒管の
下部に受光面を下方に向けて第２の太陽電池を取着し、
第２の太陽電池の下方部に太陽光を第２の太陽電池側に
向けて反射する反射板を設けたことから、第１及び第２
の太陽電池のいずれも集熱に寄与するとともに、太陽電
池と太陽電池との間から洩れた太陽光も熱エネルギーお
よび電気エネルギーとして回収でき、装置の設置面積当
たりのエネルギー回収効率が著しく向上する。

また、第２の発明に係る太陽エネルギー収集装置によれ
ば、熱媒の通水路を構成する熱媒管の上部に太陽電池を
取着するとともに、太陽電池の裏面側に金属層を介して
選択吸収膜を設けて透光性ガラス管内に収納し、透光性
ガラス管外部の熱媒管の下方側に太陽光を選択吸収膜側
に向けて反射する反射板を設けたことから、裏面側に洩
れた日射も熱エネルギーとして収集でき、装置の設置面
積当たりのエネルギー回収効率、就中熱エネルギーの回
収効率が著しく向上する。

さらに、第３の発明に係る太陽エネルギー収集装置によ
れば、熱媒管の上部に受光面を上方に向けて第１の太陽
電池を取着するとともに、第１の太陽電池の裏面側に受
光面を下方に向けて第２の太陽電池を取着して透光性ガ
ラス管内に収納し、該透光性ガラス管の下方部に、太陽
光を前記第２の太陽電池側に向けて反射する反射板を設
けて成ることから、太陽電池と太陽電池との間から洩れ
た太陽光も熱エネルギーおよび電気エネルギーとして回
収でき、装置の設置面積当たりのエネルギー回収効率が
著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明に係る太陽エネルギー収集装置の一
実施例を示す断面図、第２図は同じく熱媒管部分の他の
実施例を示す断面図、第３図は同じく太陽電池部分の他
の実施例を示す断面図、第４図は同じく反射板の駆動機
構を説明するための図、第５図は第２の発明に係る太陽
エネルギー収集装置の一実施例を示す断面図、第６図は
第３の発明に係る太陽エネルギー収集装置を示す断面図
、第７図は従来の太陽エネルギー収集装置を示す図、第
８図は従来の他の太陽エネルギー収集装置を示す図、第
９図は従来のその他の太陽エネルギー収集装置を示す図
である。１：熱媒管　　　　　２：第１の太陽電池３：第２の太
陽電池　４：透光性ガラス管５：反射板　　　　　６：
金属層６ａ二選択吸収膜２ｂ第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱媒管の上部に受光面を上方に向けて第１の太陽
電池を取着するとともに、熱媒管の下部に受光面を下方
に向けて第２の太陽電池を取着して透光性ガラス管内に
収納するとともに、該透光性ガラス管の下方部に、太陽
光を前記第２の太陽電池側に向けて反射する反射板を設
けて成る太陽エネルギー収集装置。
（２）前記第１の太陽電池の裏面側または第２の太陽電
池の裏面側に選択吸収膜を設けたことを特徴とする請求
項（１）に記載の太陽エネルギー収集装置。
（３）裏面側に選択吸収膜を有する太陽電池を熱媒管の
上部に取着して透光性ガラス管内に収納するとともに、
該透光性ガラス管の下方部に、太陽光を前記選択吸収膜
側に向けて反射する反射板を設けて成る太陽エネルギー
収集装置。
（４）熱媒管の上部に受光面を上方に向けて第１の太陽
電池を取着するとともに、第１の太陽電池の裏面側に受
光面を下方に向けて第２の太陽電池を取着して透光性ガ
ラス管内に収納し、該透光性ガラス管の下方部に、太陽
光を前記第２の太陽電池側に向けて反射する反射板を設
けて成る太陽エネルギー収集装置。