JPH10117007A - 集光型太陽電池装置 - Google Patents
集光型太陽電池装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
- F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
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- H02S20/32—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で精度よく太陽の追尾ができ、か
つ発電効率の高い集光型太陽電池装置を提供する。 【解決手段】 平面形状で樹脂により構成された発電用
集光レンズ１０の焦点近傍に太陽電池セル１２が配置さ
れ、これらは一体として回転移動できるように構成され
ている。発電用集光レンズ１０は、回転駆動用モータ１
８のシャフト２０に取り付けられている。太陽の位置
は、円柱状の位置検出用集光レンズ４０によって集光さ
れた太陽光により位置検出センサ４２が検知し、太陽の
位置を角度信号として制御部４８に入力する。制御部４
８からは太陽の位置に基づいて回転駆動用モータ１８に
制御信号が送られ、太陽の位置に合わせて発電用集光レ
ンズ１０と太陽電池セル１２とが回転移動され、発電用
集光レンズ１０が常に太陽光に直角に向けられる。
つ発電効率の高い集光型太陽電池装置を提供する。 【解決手段】 平面形状で樹脂により構成された発電用
集光レンズ１０の焦点近傍に太陽電池セル１２が配置さ
れ、これらは一体として回転移動できるように構成され
ている。発電用集光レンズ１０は、回転駆動用モータ１
８のシャフト２０に取り付けられている。太陽の位置
は、円柱状の位置検出用集光レンズ４０によって集光さ
れた太陽光により位置検出センサ４２が検知し、太陽の
位置を角度信号として制御部４８に入力する。制御部４
８からは太陽の位置に基づいて回転駆動用モータ１８に
制御信号が送られ、太陽の位置に合わせて発電用集光レ
ンズ１０と太陽電池セル１２とが回転移動され、発電用
集光レンズ１０が常に太陽光に直角に向けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は集光型太陽電池装
置、特に太陽光を追尾しながら集光し、効率的な発電を
行う集光型太陽電池装置の改良に関する。
置、特に太陽光を追尾しながら集光し、効率的な発電を
行う集光型太陽電池装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、各種太陽電池が利用されてい
るが、太陽電池を用いた発電システムの低コスト化のた
め、太陽光をレンズを用いて集光し、高価な太陽電池セ
ルの使用面積を少なくする集光型太陽電池装置が種々考
案されている。また、集光型太陽電池装置の発電効率を
向上させるため、太陽を追尾する追尾システムも種々考
案されている。
るが、太陽電池を用いた発電システムの低コスト化のた
め、太陽光をレンズを用いて集光し、高価な太陽電池セ
ルの使用面積を少なくする集光型太陽電池装置が種々考
案されている。また、集光型太陽電池装置の発電効率を
向上させるため、太陽を追尾する追尾システムも種々考
案されている。
【０００３】このような集光型太陽電池装置の例が、実
開昭６２−５３１５号公報に開示されている。本従来例
によれば、図７ａ、ｂに示されるように、太陽光４４の
照射方向に応じて集光レンズ５０を、太陽電池セル１２
とセル固定枠３０とともに一体として太陽の方向へ向け
て追尾を実施していた。これにより、集光レンズ５０に
より集光された太陽光が常に太陽電池セル１２に照射さ
れ、良好な発電を行うことができた。
開昭６２−５３１５号公報に開示されている。本従来例
によれば、図７ａ、ｂに示されるように、太陽光４４の
照射方向に応じて集光レンズ５０を、太陽電池セル１２
とセル固定枠３０とともに一体として太陽の方向へ向け
て追尾を実施していた。これにより、集光レンズ５０に
より集光された太陽光が常に太陽電池セル１２に照射さ
れ、良好な発電を行うことができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の集
光型太陽電池装置においては、重量の大きな集光レンズ
５０等を駆動する必要があるので、装置が大型化、複雑
化し、追尾エネルギが大きくなって、その分発電エネル
ギが消費され、発電効率が低下するという問題があっ
た。
光型太陽電池装置においては、重量の大きな集光レンズ
５０等を駆動する必要があるので、装置が大型化、複雑
化し、追尾エネルギが大きくなって、その分発電エネル
ギが消費され、発電効率が低下するという問題があっ
た。
【０００５】また、一般に太陽の追尾を正確に行うこと
は難しいので、正確な追尾を行うためには高価な装置が
必要となり、装置コストが高くなるという問題もあっ
た。
は難しいので、正確な追尾を行うためには高価な装置が
必要となり、装置コストが高くなるという問題もあっ
た。
【０００６】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、簡単な構成で精度よく太陽の追
尾ができ、かつ発電効率の高い集光型太陽電池装置を提
供することにある。
のであり、その目的は、簡単な構成で精度よく太陽の追
尾ができ、かつ発電効率の高い集光型太陽電池装置を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、太陽光を追尾し、集光しながら発電を行
う集光型太陽電池装置であって、円柱状の位置検出用集
光レンズと、位置検出用集光レンズの焦点近傍の円周上
に配置された位置検出センサと、平面形状で樹脂により
構成された発電用集光レンズと、発電用集光レンズの焦
点近傍に配置された太陽電池セルと、位置検出センサか
らの信号により、発電用集光レンズと太陽電池セルとを
一体として回転させ、発電用集光レンズを太陽方向に向
ける駆動手段と、を含むことを特徴とする。
に、本発明は、太陽光を追尾し、集光しながら発電を行
う集光型太陽電池装置であって、円柱状の位置検出用集
光レンズと、位置検出用集光レンズの焦点近傍の円周上
に配置された位置検出センサと、平面形状で樹脂により
構成された発電用集光レンズと、発電用集光レンズの焦
点近傍に配置された太陽電池セルと、位置検出センサか
らの信号により、発電用集光レンズと太陽電池セルとを
一体として回転させ、発電用集光レンズを太陽方向に向
ける駆動手段と、を含むことを特徴とする。
【０００８】また、上記集光型太陽電池装置において、
発電用集光レンズと太陽電池セルとが駆動手段の回転軸
方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。
発電用集光レンズと太陽電池セルとが駆動手段の回転軸
方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。
【０００９】また、上記発電用集光レンズが球面レンズ
の機能を有していることを特徴とする。
の機能を有していることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。
を図面に基づいて説明する。
【００１１】実施形態１．図１には、本発明に係る集光
型太陽電池装置の実施形態１の構成が示される。図１に
おいて、発電用集光レンズ１０には、平面形状で樹脂に
より構成されたフレネルレンズが使用されている。この
ように、発電用集光レンズ１０として平面形状で樹脂製
のフレネルレンズが使用されているので、レンズ重量を
非常に軽くでき、この駆動のためのエネルギが小さくて
済む。また、発電用集光レンズ１０の重心を回転中心と
すれば、さらにエネルギは少なくて済む。このため、集
光型太陽電池装置の発電効率を高く維持することができ
る。また、太陽電池セル１２は、発電用集光レンズ１０
の焦点近傍に配置されており、冷却管１４により冷却さ
れている。発電用集光レンズ１０は線状の焦点を有して
おり、したがって太陽電池セル１２も細長形状に構成さ
れている。この太陽電池セル１２は、細長形状の太陽電
池支持板１６に配置されている。
型太陽電池装置の実施形態１の構成が示される。図１に
おいて、発電用集光レンズ１０には、平面形状で樹脂に
より構成されたフレネルレンズが使用されている。この
ように、発電用集光レンズ１０として平面形状で樹脂製
のフレネルレンズが使用されているので、レンズ重量を
非常に軽くでき、この駆動のためのエネルギが小さくて
済む。また、発電用集光レンズ１０の重心を回転中心と
すれば、さらにエネルギは少なくて済む。このため、集
光型太陽電池装置の発電効率を高く維持することができ
る。また、太陽電池セル１２は、発電用集光レンズ１０
の焦点近傍に配置されており、冷却管１４により冷却さ
れている。発電用集光レンズ１０は線状の焦点を有して
おり、したがって太陽電池セル１２も細長形状に構成さ
れている。この太陽電池セル１２は、細長形状の太陽電
池支持板１６に配置されている。
【００１２】発電用集光レンズ１０の一端には、回転駆
動用モータ１８のシャフト２０が取り付けられている。
また、発電用集光レンズ１０の他端には、シャフト２２
が取り付けられ、このシャフト２２の他端は軸受２４に
回転可能に取り付けられている。本実施形態において
は、回転駆動用モータ１８によりシャフト２０が回転さ
れると、発電用集光レンズ１０が回転駆動されるととと
もに、太陽電池セル１２及び太陽電池支持板１６も一体
として回転移動される。
動用モータ１８のシャフト２０が取り付けられている。
また、発電用集光レンズ１０の他端には、シャフト２２
が取り付けられ、このシャフト２２の他端は軸受２４に
回転可能に取り付けられている。本実施形態において
は、回転駆動用モータ１８によりシャフト２０が回転さ
れると、発電用集光レンズ１０が回転駆動されるととと
もに、太陽電池セル１２及び太陽電池支持板１６も一体
として回転移動される。
【００１３】図２には、発電用集光レンズ１０及び太陽
電池セル１２の回転移動の様子が示される。図２ａに
は、図１に示された集光型太陽電池装置の平面図が示さ
れており、発電用集光レンズ１０は、レンズ固定枠２６
に固定され、このレンズ固定枠２６に、回転駆動用モー
タ１８のシャフト２０が固定されている。図２ｂ、ｃに
は、図１に示された集光型太陽電池装置の断面図が示さ
れている。図２ｂ、ｃにおいて、太陽電池セル１２は、
太陽電池支持板１６上に設けられた太陽電池移動用レー
ル２８の上に取り付けられており、冷却管１４の中を、
図の紙面に垂直方向に移動可能に構成されている。ま
た、太陽電池支持板１６は、レンズ固定枠２６にセル固
定枠３０を介して取り付けられている。したがって、回
転駆動用モータ１８によりシャフト２０が回転される
と、図２ｂ、ｃに示されるように、発電用集光レンズ１
０が回転し、それとともに太陽電池セル１２、太陽電池
支持板１６、太陽電池移動用レール２８、セル固定枠３
０等が一体となって回転移動される。
電池セル１２の回転移動の様子が示される。図２ａに
は、図１に示された集光型太陽電池装置の平面図が示さ
れており、発電用集光レンズ１０は、レンズ固定枠２６
に固定され、このレンズ固定枠２６に、回転駆動用モー
タ１８のシャフト２０が固定されている。図２ｂ、ｃに
は、図１に示された集光型太陽電池装置の断面図が示さ
れている。図２ｂ、ｃにおいて、太陽電池セル１２は、
太陽電池支持板１６上に設けられた太陽電池移動用レー
ル２８の上に取り付けられており、冷却管１４の中を、
図の紙面に垂直方向に移動可能に構成されている。ま
た、太陽電池支持板１６は、レンズ固定枠２６にセル固
定枠３０を介して取り付けられている。したがって、回
転駆動用モータ１８によりシャフト２０が回転される
と、図２ｂ、ｃに示されるように、発電用集光レンズ１
０が回転し、それとともに太陽電池セル１２、太陽電池
支持板１６、太陽電池移動用レール２８、セル固定枠３
０等が一体となって回転移動される。
【００１４】図１において、太陽電池セル１２の両端に
は、ワイヤー３２が取り付けられており、このワイヤー
３２は、それぞれ水平駆動用モータ３４のシャフト３６
に取り付けられたプーリ３８に巻回されている。一方の
水平駆動用モータ３４により、そのシャフト３６に取り
付けられたプーリ３８が回転されると、これに巻回され
ているワイヤー３２が巻き上げられる。上述の通り、太
陽電池セル１２は太陽電池移動用レール２８上に取り付
けられているので、ワイヤー３２が巻き上げられた方向
に太陽電池セル１２が水平移動する。水平駆動用モータ
３４は太陽電池セル１２の両側に各１台ずつ設けられて
いるので、図１の左右いずれの方向にも太陽電池セル１
２を水平移動できる。
は、ワイヤー３２が取り付けられており、このワイヤー
３２は、それぞれ水平駆動用モータ３４のシャフト３６
に取り付けられたプーリ３８に巻回されている。一方の
水平駆動用モータ３４により、そのシャフト３６に取り
付けられたプーリ３８が回転されると、これに巻回され
ているワイヤー３２が巻き上げられる。上述の通り、太
陽電池セル１２は太陽電池移動用レール２８上に取り付
けられているので、ワイヤー３２が巻き上げられた方向
に太陽電池セル１２が水平移動する。水平駆動用モータ
３４は太陽電池セル１２の両側に各１台ずつ設けられて
いるので、図１の左右いずれの方向にも太陽電池セル１
２を水平移動できる。
【００１５】また、本実施形態においては、樹脂、ガラ
スの円柱あるいは水等の透明な液体が満たされた透明な
円筒管等により、円柱状の位置検出用集光レンズ４０が
構成されている。この位置検出用集光レンズ４０の焦点
近傍の円周上には、位置検出センサ４２が配列されてい
る。
スの円柱あるいは水等の透明な液体が満たされた透明な
円筒管等により、円柱状の位置検出用集光レンズ４０が
構成されている。この位置検出用集光レンズ４０の焦点
近傍の円周上には、位置検出センサ４２が配列されてい
る。
【００１６】図３には、位置検出用集光レンズ４０と位
置検出センサ４２の構成例が示される。図３ａでは、位
置検出用集光レンズ４０として、屈折率が１．５程度の
円柱が利用されている。この場合には、位置検出用集光
レンズ４０の焦点は、自分の円周面に一致するので、位
置検出用集光レンズ４０の周囲に位置検出センサ４２が
貼り付けられている。位置検出用集光レンズ４０に入射
した太陽光４４は、位置検出用集光レンズ４０の円周上
の位置検出センサ４２の上に集光され、これによって太
陽の位置を検出することができる。
置検出センサ４２の構成例が示される。図３ａでは、位
置検出用集光レンズ４０として、屈折率が１．５程度の
円柱が利用されている。この場合には、位置検出用集光
レンズ４０の焦点は、自分の円周面に一致するので、位
置検出用集光レンズ４０の周囲に位置検出センサ４２が
貼り付けられている。位置検出用集光レンズ４０に入射
した太陽光４４は、位置検出用集光レンズ４０の円周上
の位置検出センサ４２の上に集光され、これによって太
陽の位置を検出することができる。
【００１７】一方、図３ｂでは、位置検出用集光レンズ
４０として、屈折率が１．３〜１．４程度のものが使用
された例が示される。これは、例えばガラスの円筒の中
に水を満たして実現することができる。水の屈折率は
１．３３８であるので、この場合の位置検出用集光レン
ズ４０の焦点は、自分の円周面よりも外側に存在する。
従って、位置検出用集光レンズ４０の外側に、ガラス等
の材質からなる透明円筒管４６を、その円周が位置検出
用集光レンズ４０の焦点に一致するように配置し、ここ
に位置検出センサ４２を貼り付けている。この場合に
も、位置検出用集光レンズ４０に入射した太陽光４４
は、位置検出センサ４２の上に集光され、これによって
太陽の位置を検出することができる。
４０として、屈折率が１．３〜１．４程度のものが使用
された例が示される。これは、例えばガラスの円筒の中
に水を満たして実現することができる。水の屈折率は
１．３３８であるので、この場合の位置検出用集光レン
ズ４０の焦点は、自分の円周面よりも外側に存在する。
従って、位置検出用集光レンズ４０の外側に、ガラス等
の材質からなる透明円筒管４６を、その円周が位置検出
用集光レンズ４０の焦点に一致するように配置し、ここ
に位置検出センサ４２を貼り付けている。この場合に
も、位置検出用集光レンズ４０に入射した太陽光４４
は、位置検出センサ４２の上に集光され、これによって
太陽の位置を検出することができる。
【００１８】図４には、上記位置検出用集光レンズ４０
の配置例が示される。図４には、平面図が示されてお
り、位置検出センサ４２については省略されている。図
４において、位置検出用集光レンズ４０は２つ用意さ
れ、互いに軸が直交するように置かれている。これら
を、例えば、一方の位置検出用集光レンズ４０の軸が南
北方向を向き、他方が東西方向を置くように配置する。
これにより、軸が南北方向を向いた位置検出用集光レン
ズ４０により太陽の一日の動きが検出でき、軸が東西方
向を向いた位置検出用集光レンズ４０により太陽の高さ
の季節変化を検出することができる。なお、これらの太
陽の位置は、位置検出センサ４２上に太陽光４４が集光
される位置の角度の情報として検出され、位置検出セン
サ４２から角度信号として出力される。
の配置例が示される。図４には、平面図が示されてお
り、位置検出センサ４２については省略されている。図
４において、位置検出用集光レンズ４０は２つ用意さ
れ、互いに軸が直交するように置かれている。これら
を、例えば、一方の位置検出用集光レンズ４０の軸が南
北方向を向き、他方が東西方向を置くように配置する。
これにより、軸が南北方向を向いた位置検出用集光レン
ズ４０により太陽の一日の動きが検出でき、軸が東西方
向を向いた位置検出用集光レンズ４０により太陽の高さ
の季節変化を検出することができる。なお、これらの太
陽の位置は、位置検出センサ４２上に太陽光４４が集光
される位置の角度の情報として検出され、位置検出セン
サ４２から角度信号として出力される。
【００１９】図１において、例えば発電用集光レンズ１
０を回転駆動させるシャフト２０の向きを南北方向に配
置した場合、位置検出用集光レンズ４０の一方も、その
軸が南北方向を向くように配置し、他方の軸を東西方向
に配置する。図１において左右方向が南北方向を表し、
紙面に垂直方向が東西方向を表している。この場合、軸
が南北方向を向いた位置検出用集光レンズ４０に取り付
けられた位置検出センサ４２からの太陽の位置を表す角
度信号は、制御部４８に入力され、制御部４８から制御
信号として回転駆動用モータ１８に与えられる。回転駆
動用モータ１８では、位置検出センサ４２から出力され
た角度信号に応じて、発電用集光レンズ１０及び太陽電
池セル１２を回転駆動させる。このように、発電用集光
レンズ１０と位置検出用集光レンズ４０とを同じ方向に
配置すると、太陽の位置を角度信号として検出して、そ
の角度だけ発電用集光レンズ１０を回転させれば正確な
追尾ができるので、簡単な構成で精度の高い追尾機構が
実現できる。
０を回転駆動させるシャフト２０の向きを南北方向に配
置した場合、位置検出用集光レンズ４０の一方も、その
軸が南北方向を向くように配置し、他方の軸を東西方向
に配置する。図１において左右方向が南北方向を表し、
紙面に垂直方向が東西方向を表している。この場合、軸
が南北方向を向いた位置検出用集光レンズ４０に取り付
けられた位置検出センサ４２からの太陽の位置を表す角
度信号は、制御部４８に入力され、制御部４８から制御
信号として回転駆動用モータ１８に与えられる。回転駆
動用モータ１８では、位置検出センサ４２から出力され
た角度信号に応じて、発電用集光レンズ１０及び太陽電
池セル１２を回転駆動させる。このように、発電用集光
レンズ１０と位置検出用集光レンズ４０とを同じ方向に
配置すると、太陽の位置を角度信号として検出して、そ
の角度だけ発電用集光レンズ１０を回転させれば正確な
追尾ができるので、簡単な構成で精度の高い追尾機構が
実現できる。
【００２０】以上のような構成により、図２ｂ、ｃに示
されるように、太陽光４４の方向に発電用集光レンズ１
０が向けられ、太陽光４４に対して発電用集光レンズ１
０の受光面が直角に配置される。図５に示されるよう
に、発電用集光レンズ１０に太陽光４４が入射する場合
には、太陽光４４の向きに対して発電用集光レンズ１０
を直角に配置したときに有効受光面積が最も大きくな
る。したがって、上述した動作により効率よく太陽光４
４を入射させることができ、太陽電池セル１２による発
電効率を最も高くすることができる。
されるように、太陽光４４の方向に発電用集光レンズ１
０が向けられ、太陽光４４に対して発電用集光レンズ１
０の受光面が直角に配置される。図５に示されるよう
に、発電用集光レンズ１０に太陽光４４が入射する場合
には、太陽光４４の向きに対して発電用集光レンズ１０
を直角に配置したときに有効受光面積が最も大きくな
る。したがって、上述した動作により効率よく太陽光４
４を入射させることができ、太陽電池セル１２による発
電効率を最も高くすることができる。
【００２１】また、軸が東西方向を向いた位置検出用集
光レンズ４０では、太陽の高さの季節変化が検出される
が、この情報も角度信号として制御部４８に入力され、
制御部４８から水平駆動用モータ３４へ制御信号として
与えられる。水平駆動用モータ３４は、制御部４８から
の上記制御信号に基づき、プーリ３８によってワイヤー
３２の巻き上げ動作を行い、太陽電池セル１２を太陽電
池移動用レール２８上で東西方向に移動させる。これに
より、季節変化に基づく太陽光の東西方向のずれを吸収
することができ、さらに発電効率を向上させることがで
きる。
光レンズ４０では、太陽の高さの季節変化が検出される
が、この情報も角度信号として制御部４８に入力され、
制御部４８から水平駆動用モータ３４へ制御信号として
与えられる。水平駆動用モータ３４は、制御部４８から
の上記制御信号に基づき、プーリ３８によってワイヤー
３２の巻き上げ動作を行い、太陽電池セル１２を太陽電
池移動用レール２８上で東西方向に移動させる。これに
より、季節変化に基づく太陽光の東西方向のずれを吸収
することができ、さらに発電効率を向上させることがで
きる。
【００２２】季節変化に基づく太陽光の東西方向のずれ
量Ｓは、太陽の入射方向の鉛直方向に対する角度をσと
し、発電用集光レンズ１０の焦点距離をｆとすると、Ｓ
＝ｆ×ｓｉｎσとなる。季節による太陽の高さの変化
は、−２３°〜＋２３°の範囲であり、上記ずれ量Ｓ
は、最大でｆ×ｓｉｎ（２３）＝０．４ｆとなる。この
とき、発電用集光レンズ１０の組付け方向は、太陽の高
さの季節変化の中心方向（±０゜方向）とする必要があ
る。
量Ｓは、太陽の入射方向の鉛直方向に対する角度をσと
し、発電用集光レンズ１０の焦点距離をｆとすると、Ｓ
＝ｆ×ｓｉｎσとなる。季節による太陽の高さの変化
は、−２３°〜＋２３°の範囲であり、上記ずれ量Ｓ
は、最大でｆ×ｓｉｎ（２３）＝０．４ｆとなる。この
とき、発電用集光レンズ１０の組付け方向は、太陽の高
さの季節変化の中心方向（±０゜方向）とする必要があ
る。
【００２３】なお、太陽の高さの季節変化によっても、
発電用集光レンズ１０の有効受光面積は変化する。すな
わち、発電用集光レンズ１０に太陽光が垂直に入射した
場合に対して太陽光が鉛直方向からσ傾いた場合の有効
受光面積は、ｃｏｓσ倍となる。従って、最大２３°傾
いた場合には、垂直方向から入射する場合に対して有効
受光面積が０．９２倍に低下する。しかし、この程度の
低下は大きな問題とはならないので、季節変化に対して
発電用集光レンズ１０の向きを変化させる必要性は低
く、上述した水平方向（東西方向）への移動のみで十分
と考えられる。
発電用集光レンズ１０の有効受光面積は変化する。すな
わち、発電用集光レンズ１０に太陽光が垂直に入射した
場合に対して太陽光が鉛直方向からσ傾いた場合の有効
受光面積は、ｃｏｓσ倍となる。従って、最大２３°傾
いた場合には、垂直方向から入射する場合に対して有効
受光面積が０．９２倍に低下する。しかし、この程度の
低下は大きな問題とはならないので、季節変化に対して
発電用集光レンズ１０の向きを変化させる必要性は低
く、上述した水平方向（東西方向）への移動のみで十分
と考えられる。
【００２４】また、上記実施形態においては、発電用集
光レンズの向きを南北方向とし、位置検出用集光レンズ
４０の向きを南北方向及び東西方向とした例が示されて
いるが、これに限定されるものではない。発電用集光レ
ンズ１０の設置方向は南北方向が最も発電量が高いもの
の、設置場所の制約上そのような設置ができない場合も
考えられる。本方式は、発電用集光レンズ１０が南北か
らずれた場合でも、位置検出用集光レンズ４０の方向を
発電用集光レンズ１０に平行にすれば正確に太陽の位置
（焦点位置）を検出し追尾することが可能である。これ
は、太陽光がほぼ平行光と考えてよいので、発電用集光
レンズ１０が南北からずれても、レンズにより直線状に
焦点が結ばれ、それにより太陽の位置を検出できるから
である。もし、プログラム方式なら現場で正確に南北か
らのずれ角度を求め、プログラムを修正する必要に迫ら
れるが、本方式ならば焦点位置を直接検出しているので
その必要が無く施工性が格段によい。
光レンズの向きを南北方向とし、位置検出用集光レンズ
４０の向きを南北方向及び東西方向とした例が示されて
いるが、これに限定されるものではない。発電用集光レ
ンズ１０の設置方向は南北方向が最も発電量が高いもの
の、設置場所の制約上そのような設置ができない場合も
考えられる。本方式は、発電用集光レンズ１０が南北か
らずれた場合でも、位置検出用集光レンズ４０の方向を
発電用集光レンズ１０に平行にすれば正確に太陽の位置
（焦点位置）を検出し追尾することが可能である。これ
は、太陽光がほぼ平行光と考えてよいので、発電用集光
レンズ１０が南北からずれても、レンズにより直線状に
焦点が結ばれ、それにより太陽の位置を検出できるから
である。もし、プログラム方式なら現場で正確に南北か
らのずれ角度を求め、プログラムを修正する必要に迫ら
れるが、本方式ならば焦点位置を直接検出しているので
その必要が無く施工性が格段によい。
【００２５】上記実施形態において、回転駆動用モータ
１８、シャフト２０、２２、軸受２４、水平駆動用モー
タ３４、シャフト３６、プーリ３８、ワイヤー３２、太
陽電池支持板１６、太陽電池移動用レール２８により、
本発明の駆動手段が構成される。
１８、シャフト２０、２２、軸受２４、水平駆動用モー
タ３４、シャフト３６、プーリ３８、ワイヤー３２、太
陽電池支持板１６、太陽電池移動用レール２８により、
本発明の駆動手段が構成される。
【００２６】実施形態２．図２には、本発明に係る集光
型太陽電池装置の実施形態２の構成が示され、図１に示
された実施形態１と同一要素には同一符号を付してその
説明を省略する。
型太陽電池装置の実施形態２の構成が示され、図１に示
された実施形態１と同一要素には同一符号を付してその
説明を省略する。
【００２７】本実施形態において特徴的な点は、発電用
集光レンズ１０として、球面レンズの機能を有するフレ
ネルレンズを使用し、これを駆動手段の回転軸である回
転駆動用モータ１８のシャフト２０の方向に複数配列し
た点にある。図６においては、３つの発電用集光レンズ
１０が配列されている。これらの発電用集光レンズ１０
は、レンズ固定枠２６を介して結合されている。また、
発電用集光レンズ１０が球面レンズの機能を有している
ので、太陽光の集光率をさらに高くすることができる。
このため、発電用集光レンズ１０の焦点近傍に配置され
る太陽電池セル１２も、実施形態１とは異なり、長さの
短いものを発電用集光レンズ１０ごとに分離して使用で
きる。これにより、コストの高い太陽電池セルの使用量
をさらに低減することができる。
集光レンズ１０として、球面レンズの機能を有するフレ
ネルレンズを使用し、これを駆動手段の回転軸である回
転駆動用モータ１８のシャフト２０の方向に複数配列し
た点にある。図６においては、３つの発電用集光レンズ
１０が配列されている。これらの発電用集光レンズ１０
は、レンズ固定枠２６を介して結合されている。また、
発電用集光レンズ１０が球面レンズの機能を有している
ので、太陽光の集光率をさらに高くすることができる。
このため、発電用集光レンズ１０の焦点近傍に配置され
る太陽電池セル１２も、実施形態１とは異なり、長さの
短いものを発電用集光レンズ１０ごとに分離して使用で
きる。これにより、コストの高い太陽電池セルの使用量
をさらに低減することができる。
【００２８】これらの太陽電池セル１２は、図１と同様
に、太陽電池支持板１６上の太陽電池移動用レール（図
示せず）の上に設けられている。この太陽電池移動用レ
ール上を、水平駆動用モータ３４によって駆動されるプ
ーリ３８に巻回されたワイヤー３２により、図の左右方
向に移動される。なお、この際の移動量Ｓは、図１に示
されたＳと同様であり、太陽の方向が、鉛直方向から角
度σずれた場合に、Ｓ＝ｆ×ｓｉｎσとなる。図６で
は、破線で示された太陽光４４が発電用集光レンズ１０
に垂直方向に入射する場合を示しており、実線で示され
た太陽光４４が、一定角度ずれて発電用集光レンズ１０
に入射する場合を表している。それぞれに対応して太陽
電池セル１２が、水平駆動用モータ３４によって位置を
移動させられる。
に、太陽電池支持板１６上の太陽電池移動用レール（図
示せず）の上に設けられている。この太陽電池移動用レ
ール上を、水平駆動用モータ３４によって駆動されるプ
ーリ３８に巻回されたワイヤー３２により、図の左右方
向に移動される。なお、この際の移動量Ｓは、図１に示
されたＳと同様であり、太陽の方向が、鉛直方向から角
度σずれた場合に、Ｓ＝ｆ×ｓｉｎσとなる。図６で
は、破線で示された太陽光４４が発電用集光レンズ１０
に垂直方向に入射する場合を示しており、実線で示され
た太陽光４４が、一定角度ずれて発電用集光レンズ１０
に入射する場合を表している。それぞれに対応して太陽
電池セル１２が、水平駆動用モータ３４によって位置を
移動させられる。
【００２９】また、発電用集光レンズ１０と太陽電池セ
ル１２とは、回転駆動用モータ１８によりシャフト２０
が回転され、一体となって回転移動させられる点も図１
と同様である。
ル１２とは、回転駆動用モータ１８によりシャフト２０
が回転され、一体となって回転移動させられる点も図１
と同様である。
【００３０】これら回転駆動用モータ１８及び水平駆動
用モータ３４による位置制御は、図１と同様に、円柱状
の位置検出用集光レンズ４０とこの位置検出用集光レン
ズ４０の焦点近傍の円周上に配列された位置検出センサ
４２とによって太陽の位置を検知し、制御部４８によっ
て２つのモータ１８、３４を制御することによって実行
される。
用モータ３４による位置制御は、図１と同様に、円柱状
の位置検出用集光レンズ４０とこの位置検出用集光レン
ズ４０の焦点近傍の円周上に配列された位置検出センサ
４２とによって太陽の位置を検知し、制御部４８によっ
て２つのモータ１８、３４を制御することによって実行
される。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
円柱状の位置検出用集光レンズと、その焦点近傍の円周
上に配置された位置検出センサとにより太陽の位置を検
出するので、簡単な構成で太陽の位置の検出ができる。
また、検出された太陽の位置に応じて、発電用集光レン
ズと太陽電池セルとを一体として回転させ、発電用集光
レンズを常に太陽光の向きに直角に配置するので、常に
有効受光面積を最大とすることができ、太陽電池セルに
よる発電効率を高く維持することができる。
円柱状の位置検出用集光レンズと、その焦点近傍の円周
上に配置された位置検出センサとにより太陽の位置を検
出するので、簡単な構成で太陽の位置の検出ができる。
また、検出された太陽の位置に応じて、発電用集光レン
ズと太陽電池セルとを一体として回転させ、発電用集光
レンズを常に太陽光の向きに直角に配置するので、常に
有効受光面積を最大とすることができ、太陽電池セルに
よる発電効率を高く維持することができる。
【００３２】これらの結果、簡単な構成で精度よい太陽
の追尾が可能となり、発電効率の高い集光型太陽電池を
提供することができる。
の追尾が可能となり、発電効率の高い集光型太陽電池を
提供することができる。
【図１】 本発明に係る集光型太陽電池装置の実施形態
１の構成を示す図である。
１の構成を示す図である。
【図２】 図１に示された発電用集光レンズと太陽電池
セルとの回転移動の様子を示す説明図である。
セルとの回転移動の様子を示す説明図である。
【図３】 図１に示された集光型太陽電池装置の位置検
出用集光レンズ及び位置検出センサの構成例を示す図で
ある。
出用集光レンズ及び位置検出センサの構成例を示す図で
ある。
【図４】 図１に示された集光型太陽電池装置の位置検
出用集光レンズの配置例を示す図である。
出用集光レンズの配置例を示す図である。
【図５】 有効受光面積の説明図である。
【図６】 本発明に係る集光型太陽電池装置の実施形態
２の構成を示す図である。
２の構成を示す図である。
【図７】 従来における集光型太陽電池装置の太陽光追
尾の様子の説明図である。
尾の様子の説明図である。
１０ 発電用集光レンズ、１２ 太陽電池セル、１４
冷却管、１６ 太陽電池支持板、１８ 回転駆動用モー
タ、２０，２２ シャフト、２４ 軸受、２６レンズ固
定枠、２８ 太陽電池移動用レール、３０ セル固定
枠、３２ ワイヤー、３４ 水平駆動用モータ、３６
シャフト、３８ プーリ、４０ 位置検出用集光レン
ズ、４２ 位置検出センサ、４４ 太陽光、４６ 透明
円筒管、４８ 制御部。
冷却管、１６ 太陽電池支持板、１８ 回転駆動用モー
タ、２０，２２ シャフト、２４ 軸受、２６レンズ固
定枠、２８ 太陽電池移動用レール、３０ セル固定
枠、３２ ワイヤー、３４ 水平駆動用モータ、３６
シャフト、３８ プーリ、４０ 位置検出用集光レン
ズ、４２ 位置検出センサ、４４ 太陽光、４６ 透明
円筒管、４８ 制御部。
Claims (3)
- 【請求項１】 太陽光を追尾し、集光しながら発電を行
う集光型太陽電池装置であって、 円柱状の位置検出用集光レンズと、 前記位置検出用集光レンズの焦点近傍の円周上に配置さ
れた位置検出センサと、 平面形状で樹脂により構成された発電用集光レンズと、 前記発電用集光レンズの焦点近傍に配置された太陽電池
セルと、 前記位置検出センサからの信号により、前記発電用集光
レンズと前記太陽電池セルとを一体として回転させ、前
記発電用集光レンズを太陽方向に向ける駆動手段と、 を含むことを特徴とする集光型太陽電池装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の集光型太陽電池装置にお
いて、 前記発電用集光レンズと前記太陽電池セルとが前記駆動
手段の回転軸方向に沿って複数設けられていることを特
徴とする集光型太陽電池装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の集光型太陽電池装置にお
いて、 前記発電用集光レンズが球面レンズの機能を有している
ことを特徴とする集光型太陽電池装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26999496A JP3216549B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 集光型太陽電池装置 |
| DE19744840A DE19744840C2 (de) | 1996-10-11 | 1997-10-10 | Positionserfassungseinheit und deren Verwendung in einem nachgeführten Solarkonzentrator |
| US08/948,658 US5977475A (en) | 1996-10-11 | 1997-10-10 | Converging solar module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26999496A JP3216549B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 集光型太陽電池装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10117007A true JPH10117007A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3216549B2 JP3216549B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=17480088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26999496A Expired - Fee Related JP3216549B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 集光型太陽電池装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5977475A (ja) |
| JP (1) | JP3216549B2 (ja) |
| DE (1) | DE19744840C2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2009277817A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Aruze Corp | 太陽電池装置及び太陽電池システム |
| JP2009277464A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Aruze Corp | 色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10017610C2 (de) * | 2000-03-30 | 2002-10-31 | Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls mit integriert serienverschalteten Dünnschicht-Solarzellen und Verwendung davon |
| DZ3069A1 (fr) * | 2001-04-30 | 2004-09-14 | Bachir Hihi | Procédé permettant d'augmenter la puissance de sortie des cellules, photovoltaïques. |
| US6498290B1 (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-24 | The Sun Trust, L.L.C. | Conversion of solar energy |
| US6686533B2 (en) * | 2002-01-29 | 2004-02-03 | Israel Aircraft Industries Ltd. | System and method for converting solar energy to electricity |
| WO2005057092A1 (en) * | 2003-12-11 | 2005-06-23 | World Energy Solutions Pty Ltd | Solar energy collection system |
| DE102004055185A1 (de) * | 2004-11-16 | 2006-05-24 | Beck Energie Gmbh | Photovoltaikmodul mit austauschbaren Zellen |
| DE102004055186B4 (de) * | 2004-11-16 | 2012-07-19 | Beck Energy Gmbh | Photovoltaikmodul mit Submodulen |
| US7622666B2 (en) * | 2005-06-16 | 2009-11-24 | Soliant Energy Inc. | Photovoltaic concentrator modules and systems having a heat dissipating element located within a volume in which light rays converge from an optical concentrating element towards a photovoltaic receiver |
| US7858875B2 (en) * | 2005-09-29 | 2010-12-28 | Enfocus Engineering Corp. | Radiant energy conversion system |
| DE102005047132A1 (de) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Solartec Ag | Konzentrator-Photovoltaik-Vorrichtung; Photovoltaik-Einrichtung zur Verwendung darin sowie Herstellverfahren hierfür |
| AU2007207583A1 (en) | 2006-01-17 | 2007-07-26 | Soliant Energy, Inc. | A hybrid primary optical component for optical concentrators |
| US20080128586A1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-06-05 | Johnson Richard L | Sun sensor assembly and related method of using |
| NL1033741C2 (nl) * | 2007-04-24 | 2008-10-28 | Stichting Solar Team Universit | Systeem voor het omzetten van zonne-energie in elektrische energie. |
| EP2294630A2 (en) | 2008-05-16 | 2011-03-16 | Soliant Energy, Inc. | Solar systems that include one or more shade-tolerant wiring schemes |
| JP2012129218A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-07-05 | Daido Metal Co Ltd | 集光型太陽光発電ユニット及び装置 |
| US9035168B2 (en) * | 2011-12-21 | 2015-05-19 | Sunpower Corporation | Support for solar energy collectors |
| CN102707737A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-03 | 苏州张扬能源科技有限公司 | 可自动跟踪的太阳能收集装置 |
| CN103885457B (zh) * | 2013-12-11 | 2016-09-07 | 杭州电子科技大学 | 一种光敏太阳定位传感器 |
| CN107317553A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-11-03 | 合肥利元杰信息科技有限公司 | 一种太阳能光伏控制系统 |
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| IT1159879B (it) * | 1978-07-05 | 1987-03-04 | Fiat Spa | Dispositivo per lo sfruttamento dell'energia solare |
| JPS5560152A (en) * | 1978-10-04 | 1980-05-07 | Masao Yoshimura | Sunbeam automatic tracking and focusing device |
| US4297521A (en) * | 1978-12-18 | 1981-10-27 | Johnson Steven A | Focusing cover solar energy collector apparatus |
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| US4786795A (en) * | 1985-03-29 | 1988-11-22 | Kyocera Corporation | Sun tracking device floating upon liquid surface |
| JPS625315A (ja) * | 1985-07-01 | 1987-01-12 | 松下電器産業株式会社 | 全自動製パン機 |
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-
1996
- 1996-10-11 JP JP26999496A patent/JP3216549B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-10 DE DE19744840A patent/DE19744840C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-10 US US08/948,658 patent/US5977475A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2009277817A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Aruze Corp | 太陽電池装置及び太陽電池システム |
| JP2009277464A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Aruze Corp | 色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19744840A1 (de) | 1998-04-16 |
| JP3216549B2 (ja) | 2001-10-09 |
| US5977475A (en) | 1999-11-02 |
| DE19744840C2 (de) | 2003-01-16 |
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