JPS626354B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽光を電気エネルギーへ変換する装
置に関するものであり、更に詳しくいえば太陽電
池に関するものである。

光検出器を備え、各光検出器は２つの動作面を
有し、それらの光検出器が、たとえば二面角の形
で構成できる凹面状反射器の入力開口部の半分を
占めるように前記光検出器が位置させられるよう
になつている光電太陽電池が知られている（フラ
ンス特許第2342558号参照）。入射光は２本の光ビ
ームに分割される。第１の光ビームは与えられた
光検出器の前方の動作面に入射し、第２の光ビー
ムが反射されて光検出器の後方の動作面に入射す
る。

この太陽電池の光検出器の動作面は集中されて
いない太陽光を１回受けるだけであるから、その
光検出器は低効率である。また、両方の動作面に
入射する太陽光は同じスペクトル組成を有する。
その結果、種々のスペクトル感度を有する２つの
動作面を備えた光検出器は、この太陽電池に効果
的に使用することはできない。

２つの太陽光集中素子と、それらの素子の間に
配置される、２つの動作面を有する光検出器とを
備え、ガラス外囲器の中に納められる別の光電太
陽電池も知られている。前記ガラス外囲器は透明
な液体が充されたレンズとして作られる（米国特
許第4146407号参照）。この太陽電池は形状が大き
く、重い。その上に、光集中素子の光学表面を太
陽光が何回も透過するから、太陽はかなり減衰さ
せられる。最後に、光検出器の２つの動作面へは
同じスペクトル組成の太陽光が入射するが、これ
は太陽電池のいくつかの実用的な応用を可能とす
る特徴である。

太陽光を受けてそれを構成する色に分解するプ
リズム状の分散素子を備え、その分散素子のうし
ろに種々のスペクトル感度を有するいくつかの光
検出器が配置される更に別の太陽電池も知られて
いる（米国特許第4021267号参照）。

この光検出器の動作面には光検出器の最高スペ
クトル感度に対応する波長を有する光ビームが入
射する。

この太陽電池においては、分散させられた光が
集中させられないように、分散素子が入射光を構
成色に分解する。分散された光の集中は分散光集
中器により増大させられる。これはモジユールを
複雑にするから不便である。

螢光中心を有する平面平行板として構成された
いくつかの太陽光集中素子を含む分散素子を備
え、前記平面平行板のうしろには種々のスペクト
ル感度を有するいくつかの光検出器が配置され
る。更に別の太陽電池も知られている（FRG特
許第2629641号参照）。螢光中心は太陽光のあるス
ペクトル領域を吸収し、より長い波長のスペクト
ル領域に属する光を再び放射する。内部全反射の
ために螢光は平面平行板の内部を端面に向かつて
伝播させられる。各平面平行板の出口端面には反
射膜が設けられておらないから、集中された光は
その端面から出てくる。平面平行板の他の端面に
は反射膜が付着される。各光検出器の動作面はそ
の平面平行板の出口端面に向き合う。その出口端
面はその光検出器の最高スペクトル感度に対応す
る波長の集中された光ビームを透過させる。

この太陽電池では大きなエネルギー損失が生
じ、とくに平面平行板と空気との境界において臨
界角より小さい角度で入射する螢光の損失が大き
い。更に、各光検出器に太陽光集中素子を設ける
必要があるために、太陽電池の構成が複雑とな
る。

本発明は太陽エネルギーの変換効率が高く、光
検出器能動物質の利用効率が良く、構造が簡単な
光電太陽電池を得ることを目的とするものであ
る。

この目的は、太陽光にさらされてスペクトル領
域の数に等しい種々の波長を有する光源像を２つ
の部分に分かれて生じさせるホログラムを有する
分散素子と、スペクトル感度がそれぞれ異る２つ
の動作面を有し、対応する波長の光源像面に位置
させられると共に、前記動作面の最高スペクトル
感度に対応した波長を持つ光ビームの入射方向に
向けられた光検出器とを備え、前記ホログラムの
第１の部分は前記２つの動作面のうちの第１の動
作面に向き合わされ、且つ、この動作面の最高の
スペクトル感度に対応する波長の光源像を生じさ
せる透過ホログラムでなり、前記ホログラムの第
２の部分は前記２つの動作面のうちの第２の動作
面に向き合わされ、且つ、この動作面の最高のス
ペクトル感度に対応する波長の光源像を生じさせ
る反射ホログラムでなる太陽電池によつて達せら
れる。

本発明の太陽電池は入射太陽光を分割し、その
ようにして発生された種々のスペクトル領域を種
種のスペクトル感度を有する光検出器上に集中す
る。各光検出器の動作面は、その光検出器の最高
スペクトル感度に対応する波長を有する光が前記
動作面に入射するように向けられ、それにより太
陽エネルギーを電気エネルギーへ効率良く変換す
る。その結果、高価な半導体材料を節約でき、発
生される電気エネルギーの単位当りのコストが低
くなる。光源ホログラムを用いることにより太陽
電池の構造が簡単になり、小型、軽量となるとと
もに、製造が容易となる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

本発明の太陽電池は２つの部分を有するホログ
ラム１を有する。ホログラム１の一方の部分は透
過ホログラム５、他方の部分は反射ホログラム６
である。各光検出器７，８，９はそれぞれスペク
トル感度の異なる２つの動作面を有する。透過ホ
ログラム５は波長（焦点）の異なる光源の像を生
ずる。それらの像は、反射ホログラム６により発
生される波長の異なる光源の対応する像と対にな
つて整列させられる。光検出器７，８，９はホロ
グラム５，６により発生される焦点を受ける整列
平面内に配置される。光検出器７，８，９の動作
面は、それらの動作面の最高感度に対応する波長
の集中された光ビームに向き合う。物理的には、
ホログラム１は表面形状が任意の硬くて透明な板
に付着された物質層として構成できる。

光源ホログラム１は複合回折格子である。この
回折格子を透過する太陽光の成分色はその回折格
子と相互作用を行つて回折させられ、種々の波長
の光源の像を生ずる。この回折格子のパラメータ
は、ホログラムの製造中に２種類の単色ビームに
よる干渉パターンを記録することにより選択され
る。それらの干渉パターンの数は採用されている
スペクトル領域の数に等しい。単色ビームの波長
は光検出器の動作面の最高スペクトル感度に対応
する。

次に、本発明の太陽電池の動作を説明する。三
次元透過型ホログラム５が、光検出器７，８，９
の上側の動作面により受けられた太陽光スペクト
ルの三種類の集中された領域を生ずる。スペクト
ルの残りの部分はホログラム５を通つて乱される
ことなく送られ、反射ホログラム６に入射する。
スペクトルのこの部分を用いて、ホログラム６
は、光検出器７，８，９の下側動作面により受け
られる別の３つの集中された領域を発生する。こ
のようにして、太陽光スペクトルの種々の領域
が、異なるスペクトル感度を有する光検出器７，
８，９のそれぞれの動作面に集中された状態で入
射する。このような状況において、集中素子と太
陽光受光器とのパラメータは最適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の概略構成図である。 １……ホログラム、５……透過ホログラム、６
……反射ホログラム、７，８，９……光検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 太陽光にさらされてスペクトル領域の数に等
   しい種々の波長を有する光源像を２つの部分に分
   かれて生じさせるホログラム１を有する分散素子
   と、スペクトル感度がそれぞれ異る２つの動作面
   を有し、対応する波長の光源像面に位置させられ
   ると共に、前記動作面の最高スペクトル感度に対
   応した波長を持つ光ビームの入射方向に向けられ
   た光検出器７，８，９とを備え、前記ホログラム
   １の第１の部分は前記２つの動作面のうちの第１
   の動作面に向き合わされ、且つ、この動作面の最
   高のスペクトル感度に対応する波長の光源像を生
   じさせる透過ホログラム５でなり、前記ホログラ
   ム１の第２の部分は前記２つの動作面のうちの第
   ２の動作面に向き合わされ、且つ、この動作面の
   最高のスペクトル感度に対応する波長の光源像を
   生じさせる反射ホログラム６でなることを特徴と
   する太陽電池。