JPH05190883A - 太陽電池の被覆体 - Google Patents

太陽電池の被覆体

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JPH05190883A
JPH05190883A JP4023166A JP2316692A JPH05190883A JP H05190883 A JPH05190883 A JP H05190883A JP 4023166 A JP4023166 A JP 4023166A JP 2316692 A JP2316692 A JP 2316692A JP H05190883 A JPH05190883 A JP H05190883A
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solar cell
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light
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flat
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Hiroshi Hattori
弘 服部
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Abstract

(57)【要約】 〔目的〕平坦な受光面とここから隆起した表面電極層が
形成された太陽電池の表面を覆うための透光性の板状体
から成る太陽電池の被覆体において、任意の表面形状の
もとで表面電極層以外の受光面に太陽光線を入射させ受
光効率を高めることができる被覆体を提供する。 〔構成〕この被覆体(10)の裏面には、太陽電池の表
面電極層(22a〜22e)に対向される箇所に深さ方
向に幅の狭まるV字状、U字状などの溝(12a〜12
e)が形成されると共に、太陽電池の受光面に対向され
る箇所に平坦面が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ソーラーカーなどに搭
載される太陽電池の被覆体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ソーラーカーなどに搭載されたり、家屋
の屋根などに設置されたりする太陽電池の表面には、通
常、この表面を機械的に保護したり、集光性を向上させ
るなどの目的で、透光性の板状体から成る被覆体が装着
される。この種の被覆体に関する典型的な従来例が特開
昭63ー102279号公報に開示されている。
【0003】上記従来の被覆体は、図5の断面図に示す
ように、表面から所定の深さにpn接合が形成された半
導体基板41と、この半導体基板41の表面に所定間隔
で離散的に形成されて紙面と垂直方向に延在される帯状
の表面電極層群42a〜42eと、半導体基板41の裏
面に形成される板状の裏面電極層43とから構成される
太陽電池40の表面に、参照符号50で示すように装着
される。この被覆体50の表面には、表面電極層群42
a〜42eの配列に応じた形状の波型の傾斜面が形成さ
れる。
【0004】すなわち、波型の表面の山の部分を隣接す
る表面電極層の中間部分に配置することにより、図5に
例示するように、この被覆体50を通して半導体基板の
表面に入射する太陽光線Lを太陽電池の表面のうち表面
電極層以外の箇所(以下「受光面」と称する)集束さ
せ、不透明な表面電極層群に照射されて無駄になること
を回避している。
【0005】図5に示した従来の被覆体50に関して
は、半導体基板41の表面への装着方法が特に記載され
てはいないが、慣用的な実装方法に従えば、次のような
方法が考えられる。すなわち、平坦面から隆起する表面
電極層42a乃至42dを埋め込んで平坦な表面を形成
できる程度の厚みを持つ熱硬化性の接着剤層を介して被
覆体50の平坦な底面(図5に点線で補足)を半導体基
板41の表面に接着固定する方法である。これは、表面
電極層42a〜42eの厚みが典型的には数μm程度で
あるのに対して熱硬化型のシート状の接着剤の厚みが通
常は数十μmであることからも妥当と考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図5に示した従来の被
覆体50は、表面側の波型の山の位置と表面電極層42
a〜42eとの位置関係が組立て時や使用時などにずれ
ると、太陽光線が表面電極層にも入射することになり、
入射効率の低下を招くという問題がある。特に、表面電
極層の幅は入射効率を高めるためになるべく狭くするこ
とが好ましく、典型的には数十μm程度の値に設定され
る。この場合、表面側の山と表面電極層との位置合わせ
を数μm程度の精度で行う必要がある。
【0007】また、表面に付着した塵埃の除去などのた
めに被覆体の表面を平坦にしたい場合もあが、被覆体の
表面を平坦にすると太陽光線がそのまま表面電極層に入
射してしまい集光効率の低下を招くという問題がある。
【0008】さらに、据え置き型の太陽電池などでは左
斜め方向や右斜め方向など特定の方向からの入射光を主
体に集光効率を向上させたい場合があり、この場合設定
される被覆体の表面形状は表面電極層への入射を避ける
のに適した形状になるとは限らない。従って、本発明の
主要な目的は、任意の表面形状のもとで表面電極層への
太陽光線の入射を防ぐことができる被覆体を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる太陽電池
の被覆体の裏面には、太陽電池の表面電極層に対向され
る箇所に深さ方向に幅の狭まる溝が形成されると共に、
太陽電池の受光面に対向される箇所に平坦面が形成され
ている。
【0010】
【作用】本発明の被覆体の裏面には表面電極層に対向さ
れる箇所に深さ方向に幅の狭まるV字状、U字状、半球
状などの溝が形成されている。このため、被覆体内を透
過して表面電極層に向かう入射光は、この溝の側壁面で
反射されることにより方向を変えて表面電極層以外の受
光面に入射しやすくなる。本発明者のシミュレーション
結果によると、この被覆体の表面電極層に近い裏面側の
特殊な形状が入射光の光路の決定に支配的となるため、
被覆体の表面側の形状を大幅に変化させた場合でも表面
電極層への入射を有効に回避できることが判明した。以
下、本発明の作用については以下の実施例と共に詳細に
説明する。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係わる太陽電池の
被覆体10の構成を被覆対象の太陽電池20と共に示す
断面図、図2は図1の部分拡大断面図である。被覆対象
の太陽電池20は、表面から所定の深さにpn接合が形
成されたGaAsなどの半導体基板21と、この半導体
基板21の表面に所定間隔で離散的に形成されて紙面と
垂直方向に延在される帯状の表面電極層群22a〜22
eと、半導体基板21の裏面に形成される板状の裏面電
極層23とから構成され、表面電極層22a〜22eと
裏面電極層23との間に発生する光起電力が後段の電気
回路(図示せず)に供給される。
【0012】被覆体10は、無色透明のガラスやアクリ
ル樹脂などの透光性の物質を素材とし、概略平板の形状
を呈している。この被覆体10の表面11は平坦面を呈
しており、太陽電池20の表面に対向される裏面には、
表面電極層22a〜22eへの対向箇所にV字溝12a
〜12eが形成されると共に、太陽電池20の平坦な受
光面への対向箇所に平坦面が形成されている。太陽電池
20の受光面と被覆体裏面の平坦面とは表面電極層22
a〜22eの隆起高さよりも小さな厚みの紫外線硬化型
の接着剤層30を介して接着されている。
【0013】表面電極層22a〜22eのピッチは典型
的には1mm程度、幅は60μm程度、厚み(受光面か
らの隆起高さ)は10μm程度であり、接着剤層の厚み
は2〜3μmである。また、V字溝12a〜12eの傾
斜した側面と太陽電池の受光面とのなす角度は60o
至80o である。このように、接着剤層の厚みを表面電
極層の厚みに比べて小さな値とすることにより、平坦な
受光面から隆起した表面電極層をV字溝の内部に正確に
収容できる。
【0014】実際の組立てに際しては、まず、太陽電池
表面の平坦な受光面(樹脂などの保護膜で被覆されてい
る)又は被覆体裏面の平坦面に市販の紫外線硬化型の接
着剤を2〜3μm程度の厚みで塗布する。続いて、表面
電極層22a〜22eをV字溝12a〜12e内に収容
するように位置合わせを行いながら太陽電池の受光面と
被覆体裏面の平坦面とを接着剤層を介して密着させ、周
囲を仮止めした状態で被覆体10の表面側から紫外線を
照射して硬化させ、太陽電池20と被覆体10とを接合
する。このように、従来の熱硬化型の接着剤に代えて紫
外線硬化型の接着剤を使用することには、加熱時の熱歪
みによる位置ずれが発生しにくいと利点が伴う。
【0015】図2の拡大断面図に示すように、V字溝1
2aの傾斜した側面と太陽電池の受光面とのなす角度θ
を60o とすれば、被覆体10内を正面方向から表面電
極層22aに向けて進む太陽光線Lは、V字溝12aの
傾斜した側面とV字溝12a内の空気の層との境界面に
60°の入射角で入射することになる。被覆体10の素
材を屈折率1.5のガラスとすれば、空気との境界面の
臨界角は56.3o となり、ここに60o の入射角で入
射した太陽光線は全反射を受け、接着剤層30を透過し
て太陽電池の受光面に入射する。
【0016】図3は、図2の被覆体10を屈折率1.5
のガラスで形成し、この被覆体10で屈折率3.5のG
aAsの半導体基板を被覆した場合の入射効率のシミュ
ーレーション結果を示す。ただし、この入射効率は、被
覆体10の表面に入射する全光量に対する半導体基板の
受光面に入射した全光量の百分率として定義されてい
る。また、パラメータθはV字溝12aの傾斜した側面
と受光面との角度(左右対称)であり、変数φは被覆体
10の平坦な表面に対する太陽光線Lの入射角である。
また、表面電極層の面積の全表面積(受光面の面積と表
面電極層の面積の総和)に対する比率を6.6%とし、
反射率は Fresnelの公式に従って算定されている。白丸
印はθがゼロ、すなわちV字溝を形式しない場合、四角
印と黒三角印はそれぞれθが60o と80o の場合であ
る。
【0017】角度θに関係なく入射角φの増加と共に入
射効率が低下するのは被覆体10の表面での反射光量が
増加するためである。θが60o と80o の例では、入
射角φがゼロに漸近するにつれて入射効率は Fresnelの
公式に基づく理論値80%に漸近している。また、入射
角φがゼロの場合、入射効率はV字溝を形式しない場合
(θ=0o の場合)に比べて理論的な極限値の6.6%
程度増加している。これは、被覆体10内を正面方向か
ら表面電極層22aに向けて進む太陽光線の全部がV字
溝12aの傾斜した側面とV字溝12a内の空気の層と
の境界面で全反射を受け、受光面に入射することを意味
している。
【0018】図4は、本発明の他の実施例に係わる太陽
電池の被覆体の構造を被覆対象の太陽電池10と共に示
す断面図である。被覆対象の太陽電池10は図1,2に
例示したものと同一であり、各構成要素には同一の参照
符号が付されている。
【0019】本実施例の被覆体30の裏面側にはV字溝
の代わりに半球状の溝32a〜32eが形成されると共
に、表面側には波型の傾斜面31a,31b,31c・
・・が形成されている。裏面側の溝32a〜32eは、
主として対応の表面電極層21a〜21eに太陽光線が
入射するのを防止する機能を果たし、表面側の波型の傾
斜面31a,31b,31c・・・は、反射光線を傾斜
面間に閉じ込めて再入射の機械を与えることにより集光
効率を向上させる機能も果たす。さらに、被覆体30
は、その屈折率として空気と半導体基板21の屈折率の
中間の値のものを選択することにより、反射防止膜とし
ての機能をも果している。このように、被覆体30は、
太陽電池表面の機械的な保護だけでなく集光効率の向上
の機能をも果している。
【0020】本実施例では、波型の表面の山の位置を表
面電極層の中間に配置しているが、本発明者のシミュレ
ーション結果によれば、この山の位置を表面電極層の真
上に配置した場合でも入射効率に変化が認められなかっ
た。このことは、表面電極層への入射を防止する機能に
関しては裏面側の溝が支配的であることを意味してい
る。この結果、表面側の形状に関しては特定の方向から
被覆体30に入射する太陽光線を対象にその入射効率を
最大にするための最適の構造を選択し、裏面側の形状に
関しては被覆体30に入射した太陽光線を受光面に導く
ための最適の構造を選択できる。
【0021】以上、裏面側に形成する溝の形状をV字状
や半球状にする場合を例示した。しかしながら、この溝
の形状としてはU字状や楕円状、あるは正弦波状など深
さ方向に幅が狭まる適宜なものを選択できる。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
わる太陽電池の被覆体によれば、表面電極層に向かう入
射光がこの溝の側壁面で反射されて受光面に入射される
ため入射効率が向上する。また、被覆体の表面電極層に
近い裏面側の特殊な形状が入射光の光路の決定に支配的
となるため、被覆体の表面側の形状を特定方向の入射光
量を最大にするための最適のものに設定できるという利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の被覆体の構造を被覆対象の
太陽電池と共に示す断面図である。
【図2】図1の部分拡大断面図である。
【図3】図1,2の構造について行った入射効率のシミ
ュレーション結果を示す特性図である。
【図4】本発明の他の実施例の被覆体の構造を被覆対象
の太陽電池と共に示す断面図である。
【図5】従来技術の被覆体の構造を被覆対象の太陽電池
と共に示す断面図である。
【符号の説明】
10,30 被覆体 11 被覆体10の表面に形成された被覆体の平坦
な表面 12a〜12e V字溝 20 太陽電池 21 半導体基板 21a〜21e 表面電極層 31a〜31e 被覆体30の表面に形成された波型の表面 32a〜32e 半球状の溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平坦な受光面とこの受光面から隆起した表
    面電極層が形成された太陽電池の表面を覆うための透光
    性の板状又は膜状の太陽電池の被覆体において、 前記太陽電池の表面に対向される裏面には、前記表面電
    極層に対向される箇所に深さ方向に幅の狭まる溝が形成
    されると共に、前記太陽電池の受光面に対向される箇所
    に平坦面が形成されたことを特徴とする太陽電池の被覆
    体。
  2. 【請求項2】前記太陽電池の表面の受光面と前記被覆体
    の平坦面とは前記表面電極層の隆起高さよりも小さな厚
    みの接着剤層を介して接着されたことを特徴とする請求
    項1記載の太陽電池の被覆体。
  3. 【請求項3】前記接着剤層は、紫外線の照射によって硬
    化する素材から成ることを特徴とする請求項2記載の太
    陽電池の被覆体。
  4. 【請求項4】前記被覆体の表面には、ほぼ一定間隔で反
    復される傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項1
    乃至3記載の太陽電池の被覆体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010525582A (ja) * 2007-05-01 2010-07-22 モーガン ソーラー インコーポレーテッド 導光ソーラーパネルおよびその製造方法
WO2014034006A1 (ja) * 2012-09-03 2014-03-06 三菱電機株式会社 太陽電池素子および太陽電池モジュール

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