JPH1197729A - 太陽電池モジュール - Google Patents
太陽電池モジュールInfo
- Publication number
- JPH1197729A JPH1197729A JP9254649A JP25464997A JPH1197729A JP H1197729 A JPH1197729 A JP H1197729A JP 9254649 A JP9254649 A JP 9254649A JP 25464997 A JP25464997 A JP 25464997A JP H1197729 A JPH1197729 A JP H1197729A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- solar cell
- module
- condensing
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 どのような向きのモジュール設置場所におい
ても南向きと同様な発電特性を発揮する手段を提供す
る。 【解決手段】 集光系と太陽電池セルを有する複数個の
集光セルで太陽電池モジュールを構成し、太陽電池セル
面をモジュールの主表面と異ならせる。 【効果】 太陽光に正対する時間が長くなり、発電効
率、設置面積効率を高めることができる。
ても南向きと同様な発電特性を発揮する手段を提供す
る。 【解決手段】 集光系と太陽電池セルを有する複数個の
集光セルで太陽電池モジュールを構成し、太陽電池セル
面をモジュールの主表面と異ならせる。 【効果】 太陽光に正対する時間が長くなり、発電効
率、設置面積効率を高めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池モジュール
の構造に関する。
の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、太陽電池モジュールは１０ｃｍ
角、１５ｃｍ角、などの太陽電池セルを支持基板上に敷
き詰め、配線して、縦横１２０ｘ４５ｃｍ、厚さ３．５
ｃｍ程度の大きさで作製される。従って、支持基板とセ
ルは同一平面上に存在する。実際に設置するにあたって
は、最も効率よく発電するように、平坦な場所では南側
に向けその場所の緯度により適切な角度に設定して設置
される。また、屋根の上に設置する場合には南側の面の
みにやはり適切な角度に設定して設置する。この場合に
は他の面、北側等については設置されないことが多い。
さらにビル等の建築物では壁に直接取り付けるため、南
側に地面に対して垂直に設置されることが多い。太陽電
池付壁パネルについては、特開平８−１８１３４６号公
報に記載がある。
角、１５ｃｍ角、などの太陽電池セルを支持基板上に敷
き詰め、配線して、縦横１２０ｘ４５ｃｍ、厚さ３．５
ｃｍ程度の大きさで作製される。従って、支持基板とセ
ルは同一平面上に存在する。実際に設置するにあたって
は、最も効率よく発電するように、平坦な場所では南側
に向けその場所の緯度により適切な角度に設定して設置
される。また、屋根の上に設置する場合には南側の面の
みにやはり適切な角度に設定して設置する。この場合に
は他の面、北側等については設置されないことが多い。
さらにビル等の建築物では壁に直接取り付けるため、南
側に地面に対して垂直に設置されることが多い。太陽電
池付壁パネルについては、特開平８−１８１３４６号公
報に記載がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように太陽電池モ
ジュールはいろいろな制約によって設置できる場所が限
られている。またビルの壁などではセルの面に対して昼
の最も太陽光エネルギーを有効に利用できる時間帯でも
斜めに太陽光が入射することから十分な利用効率が得ら
れなかった。
ジュールはいろいろな制約によって設置できる場所が限
られている。またビルの壁などではセルの面に対して昼
の最も太陽光エネルギーを有効に利用できる時間帯でも
斜めに太陽光が入射することから十分な利用効率が得ら
れなかった。
【０００４】太陽光エネルギーの利用効率向上策として
は、太陽電池モジュールの中で太陽電池セルを太陽光の
入射方向に傾けて設置することが考えられる。しかし、
太陽電池モジュールは、重量、材料費等の種々の制約か
ら３．５ｃｍ程度と薄く作られており、１０ｃｍ角の太
陽電池セルを傾けて設置することはほとんど不可能であ
る。また、上記特開平８−１８１３４６号公報における
太陽電池セルは、パネル面に対して少し傾けてあるが、
通常の１０ｃｍ角の太陽電池セルの場合、これ以上傾き
を大きくすることはほとんど不可能である。
は、太陽電池モジュールの中で太陽電池セルを太陽光の
入射方向に傾けて設置することが考えられる。しかし、
太陽電池モジュールは、重量、材料費等の種々の制約か
ら３．５ｃｍ程度と薄く作られており、１０ｃｍ角の太
陽電池セルを傾けて設置することはほとんど不可能であ
る。また、上記特開平８−１８１３４６号公報における
太陽電池セルは、パネル面に対して少し傾けてあるが、
通常の１０ｃｍ角の太陽電池セルの場合、これ以上傾き
を大きくすることはほとんど不可能である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】集光系と太陽電池セルを
有する複数個の集光セルで太陽電池モジュールを構成
し、集光セルを構成する集光系の光軸がモジュールの主
表面の法線方向と異なる向きをもつ集光セルが少なくと
も１つ存在するようにする。この場合、モジュールの主
表面を屈曲させて、主表面の法線方向を複数存在させ、
かつ集光セルを構成する集光系の光軸を実質的に一方向
を向けても良い。
有する複数個の集光セルで太陽電池モジュールを構成
し、集光セルを構成する集光系の光軸がモジュールの主
表面の法線方向と異なる向きをもつ集光セルが少なくと
も１つ存在するようにする。この場合、モジュールの主
表面を屈曲させて、主表面の法線方向を複数存在させ、
かつ集光セルを構成する集光系の光軸を実質的に一方向
を向けても良い。
【０００６】また、集光系と太陽電池セルを有する複数
個の集光セルで太陽電池モジュールを構成し、集光セル
同士を可動にする。この場合、集光セルの光軸を実質的
に一方向を向け、集光セル同士を光軸の方向に可動にし
ても良い。この解決手段では、太陽電池モジュールを設
置場所の形状に合わせて設置できる。
個の集光セルで太陽電池モジュールを構成し、集光セル
同士を可動にする。この場合、集光セルの光軸を実質的
に一方向を向け、集光セル同士を光軸の方向に可動にし
ても良い。この解決手段では、太陽電池モジュールを設
置場所の形状に合わせて設置できる。
【０００７】以上の構成とすることにより、太陽電池モ
ジュールのサイズを従来と同様のサイズに留めたまま、
太陽電池セル面を光照射方向に向けて設置することも可
能となる。
ジュールのサイズを従来と同様のサイズに留めたまま、
太陽電池セル面を光照射方向に向けて設置することも可
能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。
る。
【０００９】実施例１ 図１を用いて本発明の第１の実施の形態を説明する。太
陽電池セルにレンズを組み合わせた集光セルを用いてい
る。図１は本発明の太陽電池モジュールを住宅の屋根に
設置した状態を示す断面模式図である。支持基板２の上
に、太陽電池セル４の向きを規定するための構造材３を
形成した。これは取り付けても良いし支持基板２の加工
によって作製しても良い。この場合には図１に示すよう
なモジュールの断面構造になる。本太陽電池モジュール
の作製方法を以下に示す。通常の、接合形成工程、パッ
シベーション酸化工程、電極形成工程等により単結晶シ
リコン太陽電池セルとしたものを、０．５ｃｍｘ０．５
ｃｍの正方形に切断して太陽電池セル４とした。なお、
セルは裏面側のみに電極を持つ裏面コンタクトセルとし
た。これを支持基板２の上の電極配線パターンを形成し
た構造材３に設置した。透明樹脂層を設けその上に各セ
ル上に対応してレンズが来るように作製したレンズ7を
のせたガラス板6を設置して集光セルユニットとした。
これをモジュールの大きさになるように敷き詰めて組み
立て、太陽電池モジュールとした。図１にも示すよう
に、モジュール表面の法線方向と集光セルの中心を結ぶ
直線の向き、光軸は明らかに異なることがわかる。設置
場所の緯度に対応した角度で太陽光１が照射されるが、
本太陽電池モジュールでは従来使用されている南面のみ
でなく北面についても南面と同等の発電能力が得られ
る。
陽電池セルにレンズを組み合わせた集光セルを用いてい
る。図１は本発明の太陽電池モジュールを住宅の屋根に
設置した状態を示す断面模式図である。支持基板２の上
に、太陽電池セル４の向きを規定するための構造材３を
形成した。これは取り付けても良いし支持基板２の加工
によって作製しても良い。この場合には図１に示すよう
なモジュールの断面構造になる。本太陽電池モジュール
の作製方法を以下に示す。通常の、接合形成工程、パッ
シベーション酸化工程、電極形成工程等により単結晶シ
リコン太陽電池セルとしたものを、０．５ｃｍｘ０．５
ｃｍの正方形に切断して太陽電池セル４とした。なお、
セルは裏面側のみに電極を持つ裏面コンタクトセルとし
た。これを支持基板２の上の電極配線パターンを形成し
た構造材３に設置した。透明樹脂層を設けその上に各セ
ル上に対応してレンズが来るように作製したレンズ7を
のせたガラス板6を設置して集光セルユニットとした。
これをモジュールの大きさになるように敷き詰めて組み
立て、太陽電池モジュールとした。図１にも示すよう
に、モジュール表面の法線方向と集光セルの中心を結ぶ
直線の向き、光軸は明らかに異なることがわかる。設置
場所の緯度に対応した角度で太陽光１が照射されるが、
本太陽電池モジュールでは従来使用されている南面のみ
でなく北面についても南面と同等の発電能力が得られ
る。
【００１０】実施例２ 本発明の第２の実施の形態を説明する。支持基板を設置
する場所が平坦でない場合には従来の平坦な太陽電池モ
ジュールの設置には困難が伴う。具体的には建築物とし
て不安のない架台をまず用意する必要がある。しかし、
本発明のように小さなセルからなる場合には、図３に示
すように支持基板１０の成型時に必要な形状に形成し、
その上にレンズ11、セル12、反射鏡13をユニット化した
集光セルを載せた。このとき集光セルは互いに固定せず
密着して配置し、少なくとも上下方向には自由に高さを
変化させられるよう、すなわち可動とした。これにより
設置面形状に忠実にモジュールを設置し、かつセルもし
くは集光セルは、どの位置においても太陽光照射方向を
向いている構造にできた。こうすることにより発電効率
を高くできるのみでなく、設置面にどの部分でも良く接
触して設置できることから、架台の構造を簡単にでき
た。このことはコスト低減に大きく寄与することであ
る。また、集光セルが非常に小さい場合、例えば、0.5
mm x 0.5 mm程度のときには、１個ずつの向きを調節す
ることは得策ではなく、これをまとめたグループ、例え
ば3 cm x 3 cm 程度を単位として本発明の配置とするこ
とで、効率向上とコスト低減がはかられた。もちろん太
陽電池同士は直並列に接続する必要があるため、集光セ
ルを完全に自由に並べることは得策ではなく、上下方向
のみに可動とするのが有効であった。
する場所が平坦でない場合には従来の平坦な太陽電池モ
ジュールの設置には困難が伴う。具体的には建築物とし
て不安のない架台をまず用意する必要がある。しかし、
本発明のように小さなセルからなる場合には、図３に示
すように支持基板１０の成型時に必要な形状に形成し、
その上にレンズ11、セル12、反射鏡13をユニット化した
集光セルを載せた。このとき集光セルは互いに固定せず
密着して配置し、少なくとも上下方向には自由に高さを
変化させられるよう、すなわち可動とした。これにより
設置面形状に忠実にモジュールを設置し、かつセルもし
くは集光セルは、どの位置においても太陽光照射方向を
向いている構造にできた。こうすることにより発電効率
を高くできるのみでなく、設置面にどの部分でも良く接
触して設置できることから、架台の構造を簡単にでき
た。このことはコスト低減に大きく寄与することであ
る。また、集光セルが非常に小さい場合、例えば、0.5
mm x 0.5 mm程度のときには、１個ずつの向きを調節す
ることは得策ではなく、これをまとめたグループ、例え
ば3 cm x 3 cm 程度を単位として本発明の配置とするこ
とで、効率向上とコスト低減がはかられた。もちろん太
陽電池同士は直並列に接続する必要があるため、集光セ
ルを完全に自由に並べることは得策ではなく、上下方向
のみに可動とするのが有効であった。
【００１１】実施例３ 本発明の第３の実施の形態を説明する。ビルの壁に設置
する場合については自由な向きに壁を設置できず、たと
えば南向きではなく南西あるいは南東の壁を使わねばな
らないことも多く生じる。かつ集光セルを用いる場合に
は入射角をセル面に垂直に近づけることが高効率で発電
させるキーファクターである。このため図４に示すよう
に集光セルを設置し、かつ集光セルの境界面に金属板１
４を設置し反射する構造とした。これにより入射角の関
係で利用できなかった光も利用できることとなり、建物
の壁のような配置でも高効率に発電ができた。
する場合については自由な向きに壁を設置できず、たと
えば南向きではなく南西あるいは南東の壁を使わねばな
らないことも多く生じる。かつ集光セルを用いる場合に
は入射角をセル面に垂直に近づけることが高効率で発電
させるキーファクターである。このため図４に示すよう
に集光セルを設置し、かつ集光セルの境界面に金属板１
４を設置し反射する構造とした。これにより入射角の関
係で利用できなかった光も利用できることとなり、建物
の壁のような配置でも高効率に発電ができた。
【００１２】なお、本実施例における太陽電池では構造
の複雑化を除くために、一般に行われる表面の光閉じ込
め構造は採用しなかったが、通常のランダムテクスチャ
ー構造や、逆ピラミッド構造を形成しても全く問題はな
い。より高い効率を得るためこれらの構造や多層の無反
射コーティングを行うことは当然である。さらに、本実
施例における太陽電池の材料は各種結晶シリコン基板で
あるが、異種基板上の40 mm程度以下の結晶シリコン薄
膜でも同様の効果を示す。GaAsやCdTeなどの化合物半導
体でも同じ効果の得られることは明らかである。またこ
れらを組み合わせたヘテロ接合太陽電池の場合も、本発
明の構造を適用することによって同様の効果を示す。
の複雑化を除くために、一般に行われる表面の光閉じ込
め構造は採用しなかったが、通常のランダムテクスチャ
ー構造や、逆ピラミッド構造を形成しても全く問題はな
い。より高い効率を得るためこれらの構造や多層の無反
射コーティングを行うことは当然である。さらに、本実
施例における太陽電池の材料は各種結晶シリコン基板で
あるが、異種基板上の40 mm程度以下の結晶シリコン薄
膜でも同様の効果を示す。GaAsやCdTeなどの化合物半導
体でも同じ効果の得られることは明らかである。またこ
れらを組み合わせたヘテロ接合太陽電池の場合も、本発
明の構造を適用することによって同様の効果を示す。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、太陽光に正対する時間
が長くなり、発電効率、設置面積効率を高めることがで
きる。特に、光照射方向との関係で、従来発電効率が低
く設置されることの少なかった北側斜面等にも太陽電池
モジュールを設置でき、太陽電池発電設備の設置場所と
して土地の利用効率を大きく改善できる。
が長くなり、発電効率、設置面積効率を高めることがで
きる。特に、光照射方向との関係で、従来発電効率が低
く設置されることの少なかった北側斜面等にも太陽電池
モジュールを設置でき、太陽電池発電設備の設置場所と
して土地の利用効率を大きく改善できる。
【図１】本発明の実施例１の太陽電池モジュールの断面
模式図である。
模式図である。
【図２】本発明の実施例１の太陽電池モジュールの発電
特性図である。
特性図である。
【図３】本発明の実施例２の太陽電池モジュールの断面
模式図である。
模式図である。
【図４】本発明の実施例３の太陽電池モジュールの断面
模式図である。
模式図である。
１： 太陽光、２：支持基板、３：構造材、４：太陽電
池セル、５：モジュール内空間、６： ガラス板、７：
レンズ 、８：凹面反射鏡、9：太陽光、10：支持基板、
11：レンズ、12：セル、13：反射鏡、14：金属板、15：
支持基板。
池セル、５：モジュール内空間、６： ガラス板、７：
レンズ 、８：凹面反射鏡、9：太陽光、10：支持基板、
11：レンズ、12：セル、13：反射鏡、14：金属板、15：
支持基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒井 謙 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 蕨迫 光紀 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】複数個の集光セルのモジュールであり、上
記集光セルは集光系と太陽電池セルを有しており、上記
集光セルを構成する集光系の光軸が上記モジュールの主
表面の法線方向と異なる向きをもつ上記集光セルが少な
くとも１つ存在することを特徴とする太陽電池モジュー
ル。 - 【請求項２】上記モジュールの主表面は屈曲しており、
上記主表面の法線方向は複数存在し、上記集光セルを構
成する集光系の光軸は実質的に一方向を向いていること
を特徴とする請項１記載の太陽電池モジュール。 - 【請求項３】複数個の集光セルのモジュールであり、上
記集光セルは集光系と太陽電池セルを有しており、上記
集光セル同士は可動であることを特徴とする太陽電池モ
ジュール。 - 【請求項４】上記集光セルの光軸は実質的に一方向を向
いていおり、上記集光セル同士は上記光軸の方向に可動
であることを特徴とする請求項３記載の太陽電池モジュ
ール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9254649A JPH1197729A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 太陽電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9254649A JPH1197729A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 太陽電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197729A true JPH1197729A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17267958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9254649A Pending JPH1197729A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 太陽電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197729A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170007399A (ko) | 2014-06-13 | 2017-01-18 | 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠 | 태양광을 이용한 자동차용 수소 연료 공급기와 전기 자동차용 충전기를 갖춘 독립형 에너지 공급 시설 |
-
1997
- 1997-09-19 JP JP9254649A patent/JPH1197729A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170007399A (ko) | 2014-06-13 | 2017-01-18 | 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠 | 태양광을 이용한 자동차용 수소 연료 공급기와 전기 자동차용 충전기를 갖춘 독립형 에너지 공급 시설 |
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