JPS58135685A - ハイブリツド型太陽エネルギ−・コレクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、太陽電電セルとｖＩ＆熱コレクタとを組み合
わせること１二より、太陽エネルギーを電気工ネルキー
と熱エネルギーとして有効仁利用するハイブリッド朧太
陽エネルギー、コレクタｄ：関するものである〇 発明の技術的背景とその問題点 太陽エネルギーを利用する装置の１つとして蔦太陽電池
がある。しかし、現在箪産されている太陽電池の光電変
換効率は略１０〜１５僑程度であ１ハ亀気エネルギーと
して利用していない太陽エネルギーがかなりあった。そ
こで、この利用してない太陽エネルギーを有効に用いる
方法として、集熱コレクタと太陽電池と！組み合わせた
ハイブリッド型太陽エネルギー、コレクタＶ用いること
が提案され１いる。

例えば特開昭５５−２５７５０号公報には、太陽電池セ
ルの背面に集熱コレクタ！設けたハイブリッド型太陽エ
ネルギー、コレクタが開示されている。

これによると太陽電池の発熱（二より生じる熱線がカバ
ー、ガラスを通して外部Ｃ二連げるのを防止する為の構
造を備えている。

即ち、太陽電池セルにおいては、光電変換（二有効な波
長域の太陽光線を透過し、逆に熱放射は蛾小となるよう
な選択透過膜で表向処理された透過体が、太陽電池セル
の表叩に具備されている。しする）で形成されてｇす、
太陽電池セル円で発生した熱放射ン充分に反射させては
いない。

発明の目的 本発明は上述のことす艦みて、分光スペクトルの赤外領
域での反射率！高めることにより、太陽電池セル受光面
から外部への熱放散を防ぎ、熱収集効率の良いハイブリ
ッド型太陽エネルギー、コレクタ全提供Ｔることを目的
とする。

発明の概要 本発明では、特に太陽電池セル受光面１に：粗面として
、太陽′＠池内で発生した熱即ち分光スペクトルの赤外
領域での反射効率１に烏くしたものである。

発明の実施例 （実施４！ｉ１．ｌ　’） 以下本発明のハイブリッド型太陽エネルギー、　　　Ｉ
コレクタの１実に＠を図面′ｊｋ−参照して説明する。

第１図は太１ｉｉ２）電池セルの断面図を示し、例えば
太陽電池セルは次の１１（二構成される・例えはテクス
チャー、エツチングされて受光向（６）が粗面状となっ
ている半尋体基板（１１−二Ｆ！１　ｍ合＜３）が形成
されたものである・受光向（６）上には表電極（４）が
あ６ハさらに反射防止膜（２）が形成され工いる。また
受光向（６）と反対翻の半辱体基板（１目：は裏亀−（
５）が形成され工いる。さらに受光ｔｈｌ（６ｉ　Ｏ一
部切欠部分拡大＃ｔｉｏ図即ちｌｌｚ図を参照して半婆
体基板（１１の受光向（６）の効果な説明する。受光ｔ
ｈｌ鯵の表面には為さＱυ、底辺の良さＩ共に略２μｍ
ｌのピラミッド（１３クステヤー、エッチング１二より
形成される。また、受光内部のピラミッドａ３の大きさ
及び間隔は、エツチング時の温度、時間、エツチング液
の種類により制−出来る。本実施例では、ビラオツド０
の大きさは２μｍとしたが、路数１０μｍａ〜１声ｍの
大きさならば良く丸さらにピラミッドＱ３１の密度は略
１０′〜１０／−機度ならば良い。

受光向が粗面状の太陽電池セルｌ用いた）・イブリッド
型太陽エネルギー、コレクタを第３図を参照して説明す
る。箱体（ハ）とガラス板等の透過体Ｇｉｌ＋から形成
された容！！＠内部に、集熱コレクタ（ハ）の表面１；
受光面が粗面状の太陽電池セル（至）が取り付けられて
いる。なお、太陽電池セル（２）と集熱コレクタ（ハ）
との間隙には内示していないが絶縁板があるのは首うま
でもない。集熱コレクタ（ハ）の下６；循環バイブ（２
）か設けられている。また箱体■の底面の方には、熱を
逃がさぬ様に断熱材（ハ）が配置されている。また、選
択吸収ｌＩ＠は集熱コレクタ（ハ）６二オイて、太ｏｔ
ａセル（ハ）が貼られていない集熱コレクタ（ハ）の上
（二ある。このハイブリッド型太陽エネルギー、コレク
タでは太陽電池セル（至）内で発生した熱が集熱コレク
タ（ハ）（１伝わり、この熱が循環バイブ（２）で送ら
れる。また、太陽電池セル（ホ）が貼られ工いない集熱
コレクタ（ハ）からも循環パイプ（２）６二熱が伝わる
のは言うまでもない。

次に本実施例の受光ｉｔｌを粗面状にした太陽電池セル
の効果を第４因、第５図を参照して説明する。

第４−におい工は、太陽光放射スペク）ルの特性のｉａ
ｍｏυのうち１地上（ニーｊｌｌ這する太陽光スペクト
ルの特性の−ｉＩ！（至）を示している。また１１６二
光電置換で王に利用する太陽光スペクトルの＠囲は有効
Ｉ！−一である。また、太陽電池セル内で発生した熱即
ち尭熱による赤外領域の放射光は、絶対温度４００度の
特性−１絶対温度５００＆の特性＠に示し１ある・次に
受光向が＠伽であることが、赤外領域の放射光を反射し
て太陽電池セル内仁熱を閉じ込めるのに有効であること
な第５Ｉ！３を参照し工説明する。−山のシリコン基板
の分光反射軍特性値旧：示される橡に地上（：　ｊｌｌ
　ＲＴる太陽光スペクトルも、赤外領域の放射光もほぼ
等しく反射し℃しまう。このことは、鏡向シリコン基板
で作製された太陽電池セル内で発止した島ｔ−Ｐ＃、ｓ
４：逃がし集熱コレクタに伝えることが効率よく行なえ
ないことを暗示し１いる。また、例えばテクスチャー・
エツチングでＩＬ向にしたクリ」し基板の分光反射率の
特性４２から示される様に受光面ｖａｍにすると地上に
到達する太陽光スペクトルの艮ｌｌ皐が小さくなる。そ
して、赤外領域の放射光は、反□射率が大きくなる。こ
れにより以下の事が価証された。要するに、本実施例の
太陽′Ｉｔａセルを用いると光１に変換に利用される太
陽光放射スペクトルは太ｌｉＩＩｗ＆ａセルの受光向に
効率良く吸収され且つ、太陽電池セル内で発生した熱を
受光向より′−外部に逃がすことなく効率良く集熱コレ
クタ（二伝えることができる。

（変形例１） 本発明の一罰形例を以下図面！参照して説明するＯ ８ｎｕｇを真９蒸看法やスパッタリング法等で形成され
た選択透過１！　（５３）で表面処理された透明体（５
２）を、図示しない接着剤により貼り合わされている。

さらに太陽電池セル（至）は絶縁板（５荀を介して集熱
コレクタ（２３）の表１己取り付けられている。太陽電
池セル内で発生した熱部ち赤外領域の放射光は粗面状受
光面と選択透過膜（５３）で反射されて、築島コレダタ
翰に伝わる・まだ選択吸収ａ＠で吸収された島も築島コ
νり！−に伝わるのは言う家である。

次に一変形例の赤外領域の放射光の反射効果を隼７図を
参照して説明する。従来の太陽電池セル受光山上に選択
透過膜を形成した透明体ｖＩＩ着剤により貼り会わせた
太陽電池セルの特性σ１）に示す通り、地上に刹違する
太陽光スペクトルと赤外像域の放射差との反射率にはあ
まり差が見られない・これに対して１−変形例の太陽電
池セルの特性（７ｚ）により以下のことが確認された。

要するに、地上に到遜する太陽光スペクトルは、はとん
ど反射されず太陽電池セルに受光される。そして、赤外
像域の太陽光＃に−にルからの放射光は、かなり反射さ
れて、集熱コレクターへ伝わる。またさらに実Ｊ１＃ｌ
と比較する為１１１５図と第７図とを比軟すると、−変
形例の太陽電池セルの特性（７）のが、粗−にしたシリ
コン基板の分光反射率の特性（４）よりも良いのがわか
る０つまり、太陽光ａ−にル受光ｌｉｖ＠面にし、さら
に選択透過膜を形成した透された。

（変形例２） 以下第８図を参照してへイブリッド瀧太陽エネルキー、
：ｙレクタの他の変形例Ｖ説明する・箱体（８１）の内
部に断熱材（８のが配置されて、その上に底部に＊　ｉ
ｅ＋−＜イブ（８３）が設置されている選択吸収膜か形
成された集熱コレクタ（８優が配置されている・集熱コ
レクタ（８４）の表面に紘受光面が＠画である太陽電池
セル（８５）が固定されている。さらに箱体（８υの受
光部には例え＃ｉＸｎ麿。、あるいは１１１１０゜を真
空蒸着法やスパッタ５ｙグ法等で作製された選択透過＊
（８７）ｖ具備するガラス、カバー〇６）が設置されて
いる。このハイブリッド鳳太陽工阜ルキー、コレクタは
、従来の選択透過膜な受光ｍに具備した太陽電池セルか
らなる＾イプリッ）［太陽工率Ａ−キー、；レクメより
も集島効皐が良いことがｉＩ認された・ またこの場合、太陽電池セル（＄５）の粗面状の受光Ｔ
Ａに選択透過膜を具備する透明体を接着剤ｌ介して形成
した太陽電池セル（８のを用いればさらに集熱効果か嵐
くなるのは言うまでもない＠（１！影！ｓ３） 以下、第９１！ＩｌＶ参黒してスーパー、ストレート構
造のハイブリッド渥太陽エネルギー、コレクタ１説明す
る・ 箱体（９１）の内部に断熱材（９８）が配ｌされて、そ
の上に【に循環パイプＯ？乃が設置されている選択徴収
属ｏｉ１のが形成された集熱コレクタ（９６）が配置さ
れている。この集熱コレクタ（９６）の上に受光向が粗
−な太陽電池セルψ船を挾ん友ボッ、ビニが配ｌされて
いる・この変形例では２枚の内厚０．７６閣のＰマ１の
板食用いて、太陽電池セル（９４）を挾んだ。さらｃｐ
ｖｍ（＊＠の、ｉ上にカバー、ガラス（９論か配置され
ている・陶、νｖｍ０１のかわりに他の接着層例えばエ
チレン、ビニール、アセデート等（以下ＢＹムと称する
）Ｖ用いても＾い・ハイブリッド扱太陽エネルギー、コ
レクタなスーパー、ストレート構造にすると大気または
萬！の２間部がなくなる。その為、高温多湿（：寓いて
も水分の侵入がなくなり信頼性が向上した・これは、高
温多湿中での加遍寿命試験でｌＩ認薯れた。

さらに集熱効果を向上さ丁為には、受光向が＠画な太陽
電ａ−にル上砿：接着剤を介して選択透過膜で表ｍ５ｓ
ｓれた透明体が具備させ又も良いし、カバー、ガラスの
表面上に選択透過膜ｔ−形成さ−を工も良い・ 次にスーパー。ストレージ構造のハイブリッド厘太陽エ
ネルギー、コレクタの製造方法Ｖ説明する。予め電極の
配ｍＶ施した受光向が粗画状の太陽電池セルを肉厚０．
７６ｍｍの２枚のＰＶＢの板の閲１ニセツＦする。そし
て太陽電池セルｌ閲Ｃ−挾んだ２枚の７７Ｂの板ｔ、カ
バー、ガラス並びに選択吸収膜で表面処理された集熱５
レクタの間にセット トする・ 七の次４：、これを真！ポンプ６；禦れたゴムのバッタ
ζ；入れオートクレーブ中にセットする・以下、例えば
１１１０図の橡なオートクレーブでの温度と加圧のスケ
ジュールＣ二従う・賛する４：、ゴムのバッタ中Ｖ真！
４；排気しながらオートクレーブ内 １二より５−／−の圧ｙで加圧する。この時、オートク
レーブ内の温度は約１５０℃に保つ・以上の工程により
スーパー、ス（レート横這のモジエールが形成される。

ａ下、このモジエールを循環パ仁ム断熱材並びに箱体と
共に組み立てて、スーパー。

ストレート構造のハイブリッド瀧太陽エネルギー、コレ
クタか完成される。賞、罵ＶＡをＰＶＢのかわりに用い
る場合Ｌ−ａ　、オートクレーブを用いない結合せ方法
をとる・ 発明の効果 本発明によれば、太陽電池セル受光内かＩ！Ｌ面状にす
ることによって、太陽電池セル内で発生した熱即ち赤外
領域の放射光を反射し効率良（集熱コレクターに熱を伝
えることが出来る。この太陽電池セル受光面を粗面にす
ることは簡単であり安価に出来る・さらに＠画状の太陽
電池セル受光向に選択透過膜を組み合わせることにより
、太陽電池セル内で発生した熱即ち赤外領域の放射光な
二１、三重に反射させることになり１島Ｖ効皐的（：１
１１　Ｍ出来るという今までにない特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１Ｉｉｌは一実施例で用いられる太陽電池セルの断面
図、第２図は第１囚で示した太陽電池セル受光向の一部
切矢部分拡大＃内囚、第３ＷＡは一実施例のハイブリッ
ド温太陽エネルギー、コレクタの＃内閣、第４図は太陽
光スペクトルの図、　＊ｓ１ｍは分光反射率の図、第６
１１は一置形例のハイブリッド扱太陽エネルギー、コレ
クＩの一部分［１％　ｌｓ７図は一置形例の反射率の特
性図、第８図は他の変形例のハイブリッド撤太陽工享ル
キー、：ルタメの断面図、第９図は他の良形例のスーパ
ー、ストレート構造のハイブリッド鳳太陽エネルギー。 コレクタの断面図５ｉｌｌｏ図は他の変形例のオートク
レーブの温度と加圧のスケジュールの因である・ （６）、響・・・受光向　　　　Ｉ・・・ピラミッド（
至）・・・太陽電池セル　　　Ｃυ・・・選択透過層（
６１）・・・＠　自 （８ω、（９荀・・・太陽電池セル （９の・・・ｐｖｍ （７３１７）　　代鳳人　弁地士　則　近　驚　佑（ほ
か１名） 第　　１　　図 り 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第　　６　　図 第　　７　　図 波長（ｐＷＬ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１太陽亀ａ噸ルと集熱コレクタとを組み合わセタハ
   イブリッド益太陽エネルキー、コレ／／において、前記
   太陽電池セル受光面が粗面であること１に％黴とするハ
   イプリッＦｍ太陽二羊ルキー。 コレクタ。 （２＋　　１１紀粗如はテクスチャー、エツチング仁よ
   り形成されたことｔ特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のハイブリッド製太陽エネルキー、コレクタ。 （３）　　前記太陽電池セル受光馳に対間し工迩択透過
   論か配置されていることを特徴とする特許請求のｍ囲第
   １項または第２項記載のハイブリッド型太罎エネルギー
   、コレクタ。 （４）創配選択透過換の主成分は欧化インジウムあるい
   は鹸化スズからなることを特徴とする特許１＊）Ｒの鞠
   −第３項記載のハイブリッド敲太陽エネルギー、コレク
   タ。 （５）削記選択透過撫′に形成した透明体を粗向状の１
   配太罎電池セル受光向上に具備したこと奮特敏とする特
   許請求の軸Ｓ第３項または第４項記載のハイブリッド急
   太陽工隼ルキー、コレクタ。 （６）　　太陽電池セルのｌＩｌ血にカバー、ガラスを
   具備し１削配選択迦過ｊＩｋ紘創配カバー、ガラス表面
   に形成されていることを特徴とする特許請求の輪ｉ！Ｉ
   ＷＩ＆３項またはＩＪ４項配−のハイブリッド隷太陽エ
   ネルギー、コレクタ・ ＋７１　　ｍｌｊ紀太１ｉｉＩｔＩＬ池セル受光面上檻
   二太陽光６：対して透明な接嵩層を介して前記カバ二勿
   ラスを形成していることを特徴とする特許請求の職囲第
   ６項記載のハイブリッド激太陽工早ルキー、コレクメ。