JPH0561786B2

JPH0561786B2 -

Info

Publication number: JPH0561786B2
Application number: JP62214084A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sawada; Kosuke Kurokawa; Tatsuo Tani
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1993-09-07
Also published as: JPS6457681A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、太陽エネルギー利用の光発電に関
し、特に太陽光を光電変換素子に集光する機能を
備えた剛性の高い光発電装置に関する。

（従来の技術）従来この種の装置としては、円型又は線形フレ
ンネルレンズを有するフレンネル集光器、或は回
転放物面鏡を有する放物面鏡集光器による集光追
尾型光発電装置が知られている。

しかし、この装置においては集光器光軸が太陽
光に追尾するように揺動する構造であり、このた
め故障し易く、また高価であり、更に敷地面積の
利用率が低い等の重大な欠点がある。

一方、絶縁基板２上の平面に複数の光電変換素
子１１を敷き詰め、その上にガラス体のような透
明体１を設け、絶縁基板２と透明体１の間に光電
変換素子１１を挟み込むようにした構造の電池モ
ジユール型光発電装置が知られている。

また、このような電池モジユール型光発電装置
を大型化する場合には、光電変換素子１１の上に
設けられた透明体１の重量負荷で絶縁基板２が撓
む虞があるので、第１４図に示すように、絶縁基
板２下面に上板１７と下板１８の間にハニカムコ
ア、ロールコア等のコア材１９を介在してなる剛
性パネル２０を設けるようにした構造のものが知
られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、このような電池モジユール型光発電装
置においては、絶縁基板２上に高価な光電変換素
子１１を敷き詰めてあるため、製作コストが高
く、しかも個々の光電変換素子１１への入射光密
度が小さく、光電変換効率が低い。

また、透明体１と絶縁基板２の間の温度上昇に
より光電変換素子１１の効率が低下するが、上述
の絶縁基板２の下面に剛性パネル２０を設けた構
造においては、透明体１と絶縁基板２の間の温度
上昇を有効に抑える手段がない。

更に、絶縁基板２の下面に剛性パネル２０を設
けているため、それだけ装置が大型化するなどの
欠点がある。

そこで、この発明は集光機能を有し、しかも特
別に剛性パネルを設けることなく高い剛性を有す
る電池モジユール型発電装置を開発することを目
的とするものである。

（問題点を解決するための手段）以上の問題点を解決するため、この発明では光
を受ける面を有する板状の透明体と該透明体に対
して対向状に配置された背面板との間の空隙部
に、内周を斜面にした凹状部を有するコアセルを
多数配置し、該コアセルの上面及び底面を上記透
明板及び上記背面板に接着させ、一方上記凹状部
の斜面を鏡面化し、該凹状部の底部に光電変換素
子を配置した光発電装置を提案するものである。

なお、この発明に使用できる板状の透明体とし
ては耐候性のあるガラス、高分子材料で、例えば
厚さ2.6〜５mm程度の強化ガラス、厚さ２〜８mm
程度のポリカーボネート、ポリアクリレート、メ
チルメタアクリレート等の高分子材料が使用され
る。

また背面板としては、例えば樹脂塗装、亜鉛メ
ツキ、アルミライニング等の耐蝕表面防錆処理を
施した鉄板等の金属板、或いはガラス繊維強化樹
脂（FRP）等の樹脂板、合成樹脂含浸木質合板
等が使用される。またその厚さとしては必要な引
張り強度を満たすために、例えば鉄板の場合0.5
〜1.5mmｔ程度、FRP板の場合１〜６mmｔ程度の
ものを使用する。

更にコアセルは、例えばポリスチロール、スチ
レンとアクリロニトリル共重合樹脂、スチレンと
アクリロニトリルとブタジエン共重合樹脂、合成
ポリアミド樹脂、フエノール樹脂等を射出成形方
法（インジエクシヨン法）、流し込み成形方法
（キヤスト法）、加温加圧成形方法（ホツトプレス
法）等により製作したもの、更に上記の加工法に
発泡加工を一部取り入れて軽量化、省資材化、剛
性の向上を付加したもの、更に例えばFRP等の
複合合成樹脂材料を吹付法、積層法等の型に合せ
て製作する方法で製作したもの、また金属材料を
使用してプレス法、ダイヤスト法等で製作したも
の、その他木質材、紙質材、軽量コンクリートを
材質として製造されたものを使用することができ
る。

コアセルの形状は、入射光の焦点が一点に集中
する点対称形のもの、入射光の集点が線状になる
線対称形のもの等を使用することができる。

製作の容易なコアセル形状の実施例としては、
例えば第４図に示すように逆円錐台形状、第５図
に示すように三角、四角、六角等の逆角錐台形
状、第６図に示すようにＶ字溝形状のもの等を使
用することができる。

更に、集光効率を重視するコアセル形状の実施
例としては、コアセルの斜面を放物面としたも
の、或は焦点位置が焦点距離の異なる放物面を繋
ぎ合せてなる複合放物面とがある。

例えば、複合放物面の例としては、第７図に示
すように焦点が円となる回転複合放物面、第８図
に示すように左右焦点位置の異なる線集光複合放
物面がある。

透明板と背面板の間に形成した空隙部には、必
ずしも独立した単体のコアセルを複数個配置する
必要はなく、一枚の板に多数の凹面が密に連続し
て並設されたもの等を使用することができる。

この場合のコアセルは、例えば一枚の板に相互
に外接する複数の半球状の凹面が形成されたも
の、或いは相互に外接する複数の正方形、長方
形、三角形、六角形状の凹面が形成されたもの等
となる。

コアセルの斜面に鏡面を形成する方法として
は、コアセルが金属以外の材質で製作されている
場合には、公知の化学メツキ法により無電解メツ
キを施して形成する。

コアセルが金属材料の場合には、電気メツキ法
により銅メツキを下地として銀鏡面とする。

又他の方法として、真空蒸着法によりアルミニ
ウムを蒸着して鏡面を作る。

更に、例えば厚み0.1〜1.0mm程度のポリプロピ
レン、ポリエステル、メチルメタアクリル等の高
分子フイルムの表面にアルミニウム蒸着を施した
ものをコアセルの斜面に接着するようにしてもよ
い。

また、コアセルがアルミニウムの場合には、陽
極電解研磨法により反射率の高い鏡面を形成する
ようにしてもよい。

なお、上記のように形成した鏡面にはその保護
のため、例えば銀鏡面の場合にはその上に厚さ
0.1〜1.0μｍの保護用の硬質ロジウムメツキを施
したり、又は保護用の塗膜加工を施す。

また、アルミニウム蒸着鏡面の場合には、その
表面に例えば0.1〜1.0μｍの厚みでSiO₂、Al₂O₃等
又は樹脂等の保護膜を蒸着する。

更に、陽極電解研磨法により形成したアルミニ
ウム鏡面の場合には、アルマイト化処理を施して
鏡面を保護する。

一方、コアセルの底部に設置する光電変換素子
は汎用の各種光電変換素子の他、高効率、高光密
度型太陽電池が適している。

（作用）この発明によれば、光を受ける面を有する板状
の透明体と該透明体に対して対向状に配置された
背面板との間の空隙部に、内周を斜面にした凹状
部を有するコアセルを多数配置し、該コアセルの
上面及び底面を透明板及び背面板に接着させた構
造であり、したがつて透明体と背面板との間で剛
性パネルと同様な強度の構造が形成される。

なお、高剛性の構造物を得るためには、透明体
と背面板との間に配置されるコアセルの形状は半
球状、逆円錐形状、逆角錐形状等が好ましい。

また、この発明ではコアセルの斜面を鏡面化
し、その底部に光電変換素子を配置してあるた
め、高密度の光を集光でき、高効率の光電変換が
可能となる。

なお、散乱光を含めて広範囲の太陽光を集光で
きるコアセルの斜面の形状としては、焦点位置や
焦点距離の異なる放物面を繋ぎ合せてなる複合放
物面が特に好ましい。

更に、光電変換素子を背面板の近くに配置する
ことができるため、背面へ熱を放散させることが
容易になり、光電変換素子の温度上昇による効率
の低下を防ぐ等の利点がある。

（実施例）以下、この発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

第１図は、この発明の実施例を示す光発電装置
であつて、１は厚さ2.6〜５mmの強化ガラスで構
成された板状にした透明体、２は厚さ0.5〜1.5mm
ｔで、その表面を樹脂塗装した鉄板からなる背面
板、３はポリスチロールの射出成形法で製造さ
れ、その内周を斜面４ａにした凹状部４を有する
コアセルであつて、凹状部４には無電解法で銀メ
ツキを施し、更に斜面４ａに厚さ0.5〜1μｍの硬
質ロジウムメツキを施して鏡面５を形成する。

一方、上記透明板１と背面板２とは一定間隔を
置いて対向状に配置し、その空隙部６には凹状部
４を透明板１側に向け、且つその周縁端部を隣接
させて複数のコアセル３を配置する。更に、コア
セル３が透明板１と背面板２の接合するコアセル
３の上端部と透明板１の背面及びコアセル３の底
部裏面と背面板の表面とはエポキシ樹脂系の接着
剤で接着する。

また、コアセル３の凹状部４の底部中央及び背
面板２のコアセルの底部裏面の接合部には貫通孔
７及び８を形成し、該貫通孔７及び８にはその上
端に比較的大きな頭部９ａを有する例えばニツケ
ルメツキを施した銅などの熱伝導の良い金属等で
構成されたロツド９をその脚部周面に絶縁ブツシ
ユ１０を設けて挿入する。

更に、ロツド９の頭部９ａ上には太陽電池等の
光電変換素子１１を直接或は絶縁を要する場合に
は耐熱性のある電気絶縁膜を介して固定する。

なお、ロツド９の脚部はその径が６〜10mmΦ程
度が適当であり、更にその下端には第１１、第１
２図に示すように冷却フイン１２を設けることに
より熱放散が良好に行なわれる。また、ロツド９
をヒートパイプで作製すれば、更に熱放散性能が
良く、軽量となる。更に、ロツド９の下端に冷却
用流体の循環パイプ１３を取付けるようにしても
よい。

なお、冷却フイン１２を取付けた場合の温度分
布は、日射強度が1KW／m²で気温20℃、自然風
１ｍ／ｓ、集光比５倍の場合、太陽電池の動作温
度は60〜90℃程の動作温度になる。

一方、空隙部６の気体が日射の有無、気温等の
影響により熱膨張・収縮を起すと、コアセル３が
透明体１乃至背面板２から剥離したり、或いは変
形したりするなどの障害が発生する。

このため、第９図に示すようにコアセル３の一
部にコアセル３の内外を連設する通気孔１４を設
けるとともに、空隙部６に連通する除湿器１５を
設けるようにしてもよい。

更に、第１０図に示すようにコアセル３の一部
にコアセル３の内外を連通する通気孔１４を設け
るとともに、空隙部６に連通する膨張吸収器１６
を設け、空隙部６に窒素ガス又は乾燥空気等を送
入するようにしてもよい。

（発明の効果）以上要するに、この発明によれば光を受ける面
を有する板状の透明体と該透明体に対して対向状
に配置された背面板との間の空隙部に、その内周
を斜面にした凹状部を有するコアセルを多数配置
し、該コアセルの上面及び底面を透明板及び背面
板に接着させた構造であるため、特に従来の絶縁
基板の下面に剛性パネルを設けなくても、高い剛
性の光発電装置が得られる。

また、この発明によれば凹状部は内周の斜面を
鏡面化し、その底部に光電変換素子を配置してあ
るため、良好な集光機能が得られる。例えば、光
電変換素子の必要量が受光面積の50％以下（直径
比３／８の場合20％以下）となる。

したがつて、この発明によれば高効率、高性能
の太陽光発電装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す縦断側面
図、第２図は同上の平面図、第３図は同上のコア
セルの縦断側面図、第４図はコアセルの他の実施
例を示す斜視図、第５図はコアセルの更にその他
の実施例を示す斜視図、第６図はコアセルの更に
その他の実施例を示す斜視図、第７図はコアセル
の更にその他の実施例を示す斜視図、第８図コア
セルの更にその他の実施例を示す斜視図、第９図
は日射の有無、気温の高低等による悪影響を抑制
するための実施例を示す縦断側面図、第１０図は
日射の有無、気温の高低等による悪影響を抑制す
るための他の実施例を示す縦断側面図、第１１図
は光電変換素子の冷却を効果的に行なうための実
施例を示すコアセルの縦断側面図、第１２図は光
電変換素子の冷却を効果的に行なうための他の実
施例を示すコアセルの縦断側面図、第１３図は光
電変換素子の冷却を効果的に行なうための更に他
の実施例を示すコアセルの縦断側面図、第１４図
は従来の電池モジユール型光発電装置の縦断側面
図である。図中、１は板状の透明体、２は背面板、３，…
はコアセル、４は凹状部、４ａは凹状部の斜面、
５は鏡面、１１は光電変換素子。

Claims

【特許請求の範囲】

１光を受ける面を有する板状の透明体と該透明
体に対して対向状に配置された背面板との間の空
〓部に、内周を斜面にした凹状部を有するコアセ
ルを多数配置し、該コアセルの上面及び底面を上
記透明板及び上記背面板に接着させて高剛性の構
造物を形成するとともに、上記凹状部の斜面を鏡
面化し、該凹状部の底部に光電変換素子を配置し
たことを特徴とする光発電装置。