JPH055190B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、簡易な構造で太陽光を効率よく太
陽電池に導き、効率的な発電を行なうことのでき
る太陽光発電装置に関するものである。

「従来の技術」 周知のように、太陽光エネルギーを電気エネル
ギーに変換するものとしてシリコン太陽電池が知
られており、従来はこの太陽電池を建物の屋上な
どに設置して使用していた。しかし、この場合、
太陽光が太陽電池の受光面に直交するように照射
されている時は、高い効率で吸光可能であるが、
太陽の動きに従つて太陽電池の受光面に対する入
射光が変化し、斜めから照射する時には大幅に吸
光効率が低下するので、一日の総吸光量は満足で
きるものではなくなつてしまう。これを解決する
ためには太陽光追尾装置により太陽電池の受光面
を常に太陽光方向に向けておく方法が考えられる
が、これはイニシヤルコストが嵩むばかりでな
く、追尾装置の信頼性も問題となり、採用しがた
い。これに対し、近年、第７図に示すような構造
の太陽光発電装置が提案されている。

この太陽光発電装置は、図に示すように、太陽
電池１上に吸光発光板２が設置されてなるもので
ある。この吸光発光板２はアクリル樹脂あるいは
ガラスにより長板状に形成されてなるもので、内
部には螢光剤が混入され、その長板状の端面に上
記太陽電池１が取りつけられており、下記のよう
な作用効果を持つている。

(イ) 安価に装置を製造することができる。

(ロ) アクリル樹脂により入射光を赤外領域（太陽
電池１の発電に好適な方向）にずらすことがで
き、さらに含有螢光剤が励起されて吸光発光板
２内で新らたにエネルギーを発する。

(ハ) 吸光発光板２と空気層（外気）との屈折率の
差により吸光発光板２内に入射した光が光フア
イバー中の光と同様に内側面で反射を繰り返
し、外に出にくくなり、この吸光発光板２の端
面（太陽電池１取付面）に光を導くことができ
る。

(ニ) 螢光剤の励起発行作用により直射光ばかりで
なく、散乱光をも利用することができる。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記したように種々な利点を有する
従来の太陽光発電装置には、下記のような問題点
があり、その解決が望まれている。

(a) アクリル樹脂あるいはガラス製の吸光発光板
２に吸収される光エネルギーは、18〜20％程度
で、残りは通過してしまうため、適正な照射角
度をもつて太陽電池１に直接照射する場合より
採光発電効率が低い。

(b) 太陽電池１の受光面１ａと、吸光発光板２の
受光面２ａがほぼ直交しているので、どちらか
の面によく太陽光があたるように、この装置を
設置すると、もう一方の受光面への照射効率が
低下してしまう。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、コスト高を招くことなく、吸光発電効率の
高い太陽光発電装置を提供することを目的とす
るものである。

「問題点を解決するための手段」 この発明の太陽光発電装置は、蛍光剤を含有す
る材料で断面概略円環状に形成された外面に照射
される光を吸収する吸光発光部材と、吸光発光部
材を支持する支持部材と、吸光発光部材と支持部
材の間に介在した太陽電池とを具備し、吸光発光
部材を中空部分が開口しない状態で切り欠いて形
成した平坦面に太陽電池を密着状態に固定したも
のである。

「作用」 上記構成において、屋根材や支持台などの支持
部材上に太陽電池を載置し、吸光発光部材を上方
に向けておけば、太陽電池に対する太陽光の入射
角度が経時的に変化しても、吸光発光部材が断面
円環状であるので、太陽が天空のどの位置にあつ
ても、太陽の位置変化による透光大気層の厚み変
化の影響を無視すれば、常に同量の光が吸光発光
部材に注ぐことになる。このようにして、吸光発
光部材に入射した光は、内外周面で反射を繰り返
して周方向に移動し、減衰することなく太陽電池
に導かれる。また、太陽光の入射と同時に螢光剤
の励起により光エネルギーが生じ、この光エネル
ギーも吸光発光部材中を周方向に移動し、太陽電
池に導かれる。結果、本発明の太陽光発電装置
は、吸光発光部材に照射される光を、吸光発光部
材への照射位置及び照射角度を問わず効率よく吸
光し、太陽電池表面に導くようになつているので
ある。従つて上記構成の太陽光発電装置によれ
ば、コスト高を招くことなく、一日の総吸光量を
大幅に増大させることができ、吸光発電効率の大
幅な向上を図ることができる。

以下、この発明を実施例により詳しく説明す
る。

「実施例 １」 第１図はこの発明の第１の実施例を示すもの
で、この実施例における太陽光発電装置は、図に
示すように屋根材や支持台などの支持部材の一側
表面に支持されている長板状の太陽電池３とこの
太陽電池３上に取りつけられている円筒状の吸光
発光部材４とから構成されている。太陽電池３
は、建物の屋根材等として固定構造物等に組み込
まれることにより吸光発光部材４を目的の位置で
支持する。吸光発光部材４は従来の吸光発光板と
同様に螢光剤が混入されたアクリル樹脂あるいは
ガラスにより構成されており、その周面の一部
（以下、底面と称す）４ａが長手方向に沿つて平
面に加工されており、この底面４ａに上記太陽電
池３が取りつけられている。

上記構成によれば、下記のような優れた作用効
果を得ることができる。

（） 吸光発光部材４を比較的安価に構成する
ことができ、しかもこの吸光発光部材４に対し
て太陽電池３は小さくて済むので、イニシヤル
コストが少なくて済む。

（） 第２図に示すように、太陽電池３が受け
る入射光幅Ａより格段に広い幅Ｂの太陽光を受
けることができる。さらに、吸光発光部材４は
円筒体なので、周方向を太陽の周回方向に一致
させておけば、追尾装置なしで太陽光を一日中
効率よく受けることができ、直射光ばかりでな
く、散乱光の吸光も可能となり、晴天に限ら
ず、曇天においても吸光発電が可能である。

（） 円筒状の吸光発光部材４の一方の開口部
を他方の開口部より上方に位置するように装置
を設置すれば、強い直射光に晒されても、吸光
発光部材４内で自然対流が生じ、熱を外部に逃
がすので、高温（28℃以上）になると発電効率
が低下してしまう電池３を熱的に保護すること
ができる。

（） 吸光発光部材４に照射される光を、吸光
発光部材４への照射位置及び照射角度を問わず
効率よく吸光するとともに、吸光した光を吸光
発光部材４の周方向のみに移動して散乱させる
ことなく効率よく太陽電池表面に導くから、採
光発電効率が向上する。

（） 吸光した全ての光が吸光発光部材４の周
方向のみに移動して、蛍光剤の励起発行に有効
に作用するから、採光発電効率が一層向上す
る。

「実施例 ２」 第３図はこの発明の第２の実施例を示すもの
で、この実施例における特徴は、太陽電池３を支
持する支持台（支持部材）５の表面の形状をその
反射光が円筒状の吸光発光部材４上またはその内
側に集光する曲面、例えば放物面（鏡面）になる
ように形成したことにある。

なお、前記太陽電池３は、前記第１実施例に記
載したものと同様の構成である。

上記構成によれば、支持台５により、図に示す
ように、吸光発光部材４をはずれた光線や通過し
てしまつた光線を反射し、再び吸光発光部材４に
戻すので、吸光効率を大幅に向上させることがで
きる。また、曲面形状を適当に決めれば、反射光
の集点を円筒状の吸光発光部材４の内側の中空部
分に形成することができ、吸光発光部材４や太陽
電池３を加熱してしまうことがない。

なお、この実施例では支持台の表面を曲面とし
たが、曲面に限らず、支持台を多面体状に折り曲
げた折板型にしてもほぼ同様の効果が得られる。

「実施例 ３」 第４図はこの発明の第３の実施例を示すもの
で、この実施例の特徴は、吸光発光部材を各層間
に間隙を設けた多層構造にしたもので、図では吸
光発光部材６，７の２つから構成されている。こ
の場合、外層の吸光発光部材６は幾分吸光性能が
落ちても耐候性のよい材質により構成されてい
る。また、内層の吸光発光部材７は耐候性は悪く
ても吸光性能の高い材質により構成されている。
吸光発光部材６，７は、それぞれ周面の一部を長
手方向に沿つた同一の平面でカツトした形態に加
工されており、平面部分に前記第１実施例に記載
したものと同様の構成の太陽電池３が取り付けら
れ、該太陽電池３を介して屋根材や支持台などの
支持部材の一側表面に支持されている。

上記構成によれば、風雨などの吸光発光部材劣
化要因が外層によつて遮られて内層に達せず、発
電に必要な光線のみを内層に供給することができ
るので、装置の寿命を延ばすことができると同時
に、内層をさらに多層にすれば、通過光の光エネ
ルギーを無駄なく、吸収することが可能となる。

「実施例 ４」 第５図はこの発明の第４の実施例を示すもの
で、この実施例の特徴は、吸光発光部材８が中空
球体であることと、この中空球体状の吸光発光部
材８の平面加工した外底面８ａに取りつけられる
太陽電池９が円板状となつていることにある。な
お、上記吸光発光部材８の上底部と下端部には空
気流通孔８ｂが穿設されており、太陽光により内
部温度が上昇した時に気流が生じ、熱を容易に外
方へ逃がすようになつている。この空気流通孔８
ｂはこの装置を傾斜部に取りつける場合には、取
付時に最上部および最下部となる個所に形成する
ことが望ましい。

また、太陽電池９は、前記第１ないし第３の実
施例に記載の太陽電池３と同様に、屋根材や支持
台などの支持部材の一側表面に支持されている。

上記構成によれば、前記第１の実施例と同様の
利点に加えて、吸光発光部材８が中空球体なの
で、所望とする取付場所に方位に関係なく設置す
ることができ、常に良好に太陽光を受けることが
できる。なお、この実施例においても、その支持
部材の表面形状を放物面などの曲面の鏡面に仕上
げたり、吸光発光部材８を間隙をもつた多層構造
とすることによつてより一層の性能向上を図るこ
とができる。

なお、上記各実施例において、紫外線を反射さ
せ、しかも赤外領域のスペクトルを吸収しやすい
選択吸収膜を吸光発光部材の表面に形成すれば、
より一層吸光効率を高めることができ、しかも耐
候性を向上させることができる。また、吸光発光
部材の内面に赤外線反射膜を形成すれば、吸光発
光部材に一旦入射した光を透過させてしまわずに
反射して再び吸光発光部材内に戻すことができる
ので、吸光効率の向上を図ることができる。さら
に、吸光発光部材の太陽電池への取付を止め金具
などを使つて着脱自在に行なうようにすれば、装
置のメンテナンスが容易となる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明の太陽光発電装
置によれば、下記のような優れた効果を得ること
ができる。

(A) イニシヤルコストが少なくて済む。

(B) 太陽光を追尾する装置が不要である。

(C) 吸光発光部材により太陽電池を熱的に保護
し、発電効率を向上させることができる。

(D) 特に選択吸収膜の形成や、吸光発光部材を多
層構造とすることにより耐候性、採光効率を向
上させることができる。

(E) 吸光発光部材と電池と、あるいは支持部材と
を着脱自在に組み付けることができ、メンテナ
ンスが容易である。

(F) 従来の太陽電池をそのまま利用して装置を組
み立てることができる。

(G) 吸光発光部材により太陽電池が保護され、汚
れたり、劣化を受けることが少ない。

(H) 吸光発光部材に照射される光を、吸光発光部
材への照射位置及び照射角度を問わず効率よく
吸光するとともに、吸光した光を吸光発光部材
の周方向のみに移動して散乱させることなく効
率よく太陽電池表面に導くから、採光発電効率
が向上する。

(I) 吸光した全ての光が吸光発光部材の周方向の
みに移動して、蛍光剤の励起発行に有効に作用
するから、採光発電効率が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の第１の実施例
を示すもので、第１図はこの発明の太陽光発電装
置の斜視図、第２図は同正面図、第３図はこの発
明の第２の実施例を示す装置の正面図、第４図は
この発明の第３の実施例を示す装置の正面図、第
５図および第６図はこの発明の第４の実施例を示
すもので、第５図は装置の斜視図、第６図は同装
置の側断面図、第７図は従来の太陽光発電装置の
斜視図である。 ３，９……太陽電池、４，８……吸光発光部
材、４ａ，８ａ……吸光発光部材の底面、５……
支持台（支持部材）、６……外層の吸光発光部材、
７……内層の吸光発光部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蛍光剤を含有する材料で断面概略円環状に形
   成された外面に照射される光を吸収する吸光発光
   部材と、吸光発光部材を支持する支持部材と、吸
   光発光部材と支持部材の間に介在した太陽電池と
   を具備し、吸光発光部材を中空部分が開口しない
   状態で切り欠いて形成した平坦面に太陽電池を密
   着状態に固定したことを特徴とする太陽光発電装
   置。 ２ 断面円環状の吸光発光部材が外周面に平坦な
   断面を有する円筒体であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の太陽光発電装置。 ３ 断面円環状の吸光発光部材が中空球体である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太
   陽光発電装置。 ４ 断面円環状の吸光発光部材を外層とこの外層
   に対して間隙をおいて設けられた１つ以上の内層
   とから構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１ないし第３項のいずれかに記載の太陽光発電
   装置。 ５ 断面円環状の吸光発光部材の外表面に紫外波
   長領域の光を選択的に反射する選択反射膜を形成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１ないし
   第４項のいずれかに記載の太陽光発電装置。 ６ 断面円環状の吸光発光部材の内表面に光反射
   膜を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １ないし第５項のいずれかに記載の太陽光発電装
   置。 ７ 太陽電池が設置される支持部材の表面形状を
   その反射光が断面円環状の吸光発光部材の表面ま
   たは内側に照射する曲面あるいは折板型に形成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１ないし第
   ６項のいずれかに記載の太陽光発電装置。