WO2010061637A1 - 調光型太陽光発電モジュール用光学層、及び、調光型太陽光発電モジュール、及び、調光型太陽光発電パネル - Google Patents

調光型太陽光発電モジュール用光学層、及び、調光型太陽光発電モジュール、及び、調光型太陽光発電パネル Download PDF

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WO2010061637A1
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WO
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prism
power generation
dimming
optical layer
type optical
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Application number
PCT/JP2009/006452
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三村育夫
雨宮圭司
佐名川正年
Original Assignee
日本カーバイド工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G02B5/045—Prism arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G02B3/0068—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20—Optical components
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an optical layer for a dimming solar power generation module, a dimming solar power generation module, and a dimming solar power generation panel.
  • the present invention relates to an optical layer for a dimming solar power generation module having improved solar directivity and installation area improvement, a dimming solar power generation module, and a dimming solar power generation panel.
  • the photovoltaic power generation panel As a structure of the photovoltaic power generation panel, there is a non-condensing fixed structure in which a photovoltaic power generation module having a structure in which solar cells are spread is installed on the roof or the ground with the panel surface facing in the south direction. It is common. In this case, the solar power generation panel surface is directed to the south, and is inclined and installed so that the light receiving efficiency of the sun is maximized.
  • the conventional photovoltaic panels are not always optimal in the direction and inclination angle of the installed photovoltaic panels due to the movement of the sun within the day and the change of the altitude in the south and middle due to seasonal differences. There is a problem that the directivity of sunlight is not excellent.
  • a concentrating tracking solar power generation panel has been proposed in which sunlight is collected in a solar cell using an optical system such as a lens or a reflector, and the optical system tracks the sun so that the focal point always hits the solar cell. Yes.
  • Such a concentrating and tracking solar power generation panel has excellent sunlight directivity, but requires a large tracking system, which is expensive to manufacture and requires a large installation area. Have.
  • Patent Document 1 such as Minamikata et al. Describes a photoelectric conversion element that converts light energy of light received on a light receiving surface into electric energy, and directivity of incident external light in a predetermined direction.
  • An external light deflecting unit that deflects the light so as to be high, and an incident surface on which light deflected by the external light deflecting unit is incident.
  • the incident light incident from the incident surface is incident on the light receiving surface of the photoelectric conversion element.
  • a light collecting means for collecting light on the solar cell.
  • JP-A-2006-332113 of Yasawa et al. Discloses a primary optical system that condenses sunlight and a secondary optical system that condenses sunlight irradiated from the primary optical system and irradiates solar cells. And a concentrating solar power generation module including solar cells that receive sunlight irradiated from the primary optical system and the secondary optical system, wherein the secondary optical system has an opening.
  • a concentrating solar power generation module characterized in that is described.
  • Patent Document 3 includes a planar solar power generation module including a housing having a front wall and a rear wall that create a space, and solar cells provided in the space. Is described.
  • the lens is provided as a front wall of the housing so that sunlight enters the housing.
  • An optical refracting element provided to be in contact with the solar cell and to face the lens is described. The optical refracting element directly receives sunlight entering the housing through the lens, and the solar cell is Solar light is supplied to the solar battery cell so that power can be generated.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-289897 (Patent Document 4) of Tsujioka describes that a primary optical system having a rectangular incident surface and sunlight rays collected by the primary optical system are almost totally incident from the incident surface, totally reflected on the side surface, and emitted.
  • a secondary optical system that emits from a surface the secondary optical system is made of a transparent material made of a solid and uniform medium with smooth side surfaces, and has a rectangular exit surface, the rectangular
  • a concentrating solar cell module including at least a photovoltaic element immediately after an emission surface is described.
  • Patent Document 5 discloses a Fresnel lens disposed with an optical axis facing sunlight, a solar cell, and an interposition between the Fresnel lens and the solar cell. And a prism secondary concentrator having a low-order polygonal cross section for guiding the light beam collected by the Fresnel lens to be incident and reflected to the solar cell while internally reflecting the light beam. , Is described.
  • the problem to be solved by the present invention is that, in a conventionally known photovoltaic power generation panel, the direction of the installed photovoltaic power generation panel is always optimal due to changes in the incident angle of sunlight due to movement of the sun within the day. It is to improve the problem that the solar directivity is not excellent.
  • the problem to be solved by the present invention is to reduce the usage of solar cells having a large raw material cost ratio in the photovoltaic power generation panel.
  • Specific applications include an optical layer for a dimmable solar power generation module capable of supplying a dimmable solar power generation panel having improved solar directivity and installation area improvement, and The dimming photovoltaic module and the dimming photovoltaic panel used are.
  • An optical layer for a dimming solar power generation module has an incident surface and an output surface, and is disposed opposite to a solar cell that converts light into electric energy.
  • a plurality of prism-type optical elements are formed on at least one of the incident surface and the exit surface, and each of the prism-type optical elements has a common base shared by adjacent prism-type optical elements.
  • the prism axis of some of the prism-type optical elements that are on the defined common plane is inclined to one side with respect to a plane perpendicular to the common plane, and at least some of the other prism-type optical elements
  • the prism axis of the optical element is inclined to the other side with respect to a plane perpendicular to the common plane.
  • the prism axis in the present invention is a surface or line forming the center of the prism surface forming the prism type optical element.
  • a dimming photovoltaic panel comprising a dimming photovoltaic module including an optical layer that dims sunlight and solar cells that convert sunlight transmitted through the optical layer into electrical energy
  • the structure is well known as a concentrating solar power generation panel.
  • optical layer in which the optical element is installed exhibits excellent installation area improvement and sunlight directivity. Absent.
  • each prism type optical element is on a common plane defined by a common base shared by the prism type optical elements adjacent to each other.
  • the prism axis of the prism type optical element is inclined to one side with respect to the plane perpendicular to the common plane, and the prism axis of at least some other prism type optical elements is set to a plane perpendicular to the common plane. In contrast, it is inclined to the other side. Therefore, a solar cell module or the like using the optical layer for the dimming solar power generation module has excellent sunlight directivity even when the incident angle of sunlight accompanying the movement of the sun changes. be able to.
  • the prism-type optical element inclined to one side with respect to the surface perpendicular to the common plane, and the surface perpendicular to the common plane It is preferable that the prism-type optical element inclined to the other side has a symmetrical shape with respect to a plane perpendicular to the common plane.
  • the prism-type optical element inclined to one side with respect to the surface perpendicular to the common plane, and the surface perpendicular to the common plane It is preferable that the prism type optical elements inclined to the other side are adjacent to each other.
  • the prism-type optical element inclined to one side with respect to the surface perpendicular to the common plane, and the surface perpendicular to the common plane A pair may be formed with the prism type optical element inclined to the other side, and the prism axes may be two or more pairs.
  • the prism optical element may be a linear prism, a triangular pyramid prism, a quadrangular pyramid prism, a cube corner prism, or a combination thereof. It is preferable because improved solar light properties can be obtained.
  • a cube corner type prism is preferable because it has a great effect of improving solar finger characteristics.
  • the optical layer for the light control solar photovoltaic module it is preferable that all the bases of the prism type optical elements are formed on the common plane. With this configuration, the size of the areas of the prism surfaces facing each other can be made closer, and the amount of light traveling toward the cell can be increased.
  • a part of the bottom side of the prism type optical element is not formed on the common plane in the optical layer for the dimming solar power generation module.
  • the prism type optical elements are preferably formed on both the incident surface and the exit surface. By comprising in this way, incident light rate and transmission efficiency can be improved.
  • the prism type optical element formed on the incident surface and the prism type optical element formed on the output surface have the same shape, and the prism-type optical element may be formed so that the phases of the entrance surface and the exit surface are the same.
  • the prism axis of the prism type optical element formed on the incident surface and the prism axis of the prism type optical element formed on the output surface are at least One may be different.
  • the prism type optical element is formed only on one surface of the incident surface and the exit surface, and the other surface is a flat surface.
  • the material of the optical layer that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it has a high light transmittance, but in the optical layer for the dimming solar power generation module, glass or transparent It is preferable to consist of resin or these laminated bodies.
  • the glass soda lime glass, borosilicate glass, lead glass, aluminosilicate glass, borate glass, phosphate glass and the like are preferable, and as the resin, polycarbonate resin and acrylic resin are preferable. By comprising in this way, it can be set as the optical layer for light control type photovoltaic power modules excellent in the weather resistance, transparency, incident efficiency, and transmission efficiency.
  • the dimming solar power generation module of the present invention includes a solar cell that converts light into electric energy, an incident surface, and an output surface, and the dimming solar that is disposed to face the solar cell.
  • An optical layer for a photovoltaic module, and the optical layer for a dimmable photovoltaic module has a plurality of prism-type optical elements formed on at least one of the incident surface and the emitting surface, and each of the prisms
  • the mold optical elements are on a common plane defined by a common base shared by adjacent prism type optical elements, and the prism axes of some of the prism type optical elements are perpendicular to the plane perpendicular to the common plane.
  • the prism axis of one of the other prism-type optical elements is inclined to the other side with respect to a plane perpendicular to the common plane. is there.
  • Such a dimming solar power generation module can have excellent sunlight directivity even when the incident angle of sunlight changes because the incident angle of sunlight is wide.
  • the dimming solar power generation panel of the present invention has a solar cell that converts light into electric energy, an incident surface, and an exit surface, and is arranged to face the solar cell.
  • a dimming solar cell panel comprising a dimming photovoltaic module comprising an optical layer for a photovoltaic module, wherein the optical layer for dimming photovoltaic module is an optical layer for a dimming photovoltaic module
  • the prism axes of some of the prism-type optical elements that are on the common plane are inclined to one side with respect to a plane perpendicular to the common plane, and at least some of the other prism-type optical elements
  • Such a dimming solar power generation panel can have excellent sunlight directivity even when the incident angle of sunlight changes because the incident angle of sunlight is wide.
  • the incident surface of the optical layer for the dimming solar power generation module is installed facing the direction of the sun at noon.
  • the direction of the sun at noon is the direction when the sun reaches the highest altitude, and is true south in the northern hemisphere.
  • the prism axis is inclined at ⁇ 40 ° to + 40 ° with respect to the horizontal direction.
  • the prism axis is inclined at 40 to ⁇ 5 ° and / or +5 to + 40 ° with respect to the horizontal direction.
  • the incident surface of the optical layer for the dimming photovoltaic module is inclined by 0 to 20 ° with respect to the vertical direction. By comprising in this way, it is not necessary to install a panel largely inclined.
  • the prism axis in the installed state is inclined by +10 to + 50 ° with respect to the vertical direction.
  • the apex angle formed by the side surface of the quadrangular pyramid prism is not particularly limited, but is preferably 30 to 135 °, more preferably 45 to 125 °. This apex angle can be changed as appropriate based on the installation location, installation angle, or intended solar directivity design of the target photovoltaic power generation panel.
  • the apex angle formed by the side surface is usually 90 °, but it is preferably 30 to 135 °, more preferably 45 to 125 °, like the cross prism. This apex angle can be changed as appropriate based on the installation location, installation angle, or intended solar directivity design of the target photovoltaic power generation panel.
  • the external appearance of the dimming photovoltaic power generation panel is such that the prism axes of the plurality of prism-type optical elements are symmetrical with respect to at least one adjacent prism-type element and the shared line. It is preferable in that it can improve the quality of the optical element and can accurately mold the optical layer, maintain the precision of the optical element after molding, facilitate inspection, and increase the amount of light incident on the panel.
  • the optical layer can be made thin, and the bottom surface of the plurality of prism-type optical elements coincides with the incident surface and / or the output surface of the optical layer in order to improve cost and light transmission. It is preferable to be formed on a common plane.
  • an optical layer having an improved optical yield can be obtained by aligning the areas of the opposing surfaces of the optical element, so that the bottom surfaces of the plurality of prism-type optical elements are the optical layers. It is preferred to include elements that are not formed on a common plane that coincides with the entrance and / or exit surface of the layer.
  • an air layer is installed on the apex side of the sunlight optical element because the solar cell can be efficiently refracted and efficiently radiated to the solar cell.
  • prism type optical elements are formed on both the entrance surface and the exit surface because various optical characteristics can be obtained and the amount of light incident on the photovoltaic power generation panel can be increased.
  • the prism-type optical elements are formed in the same shape as each other and in phase with each other on the entrance surface and the exit surface, This is more preferable because the amount of light incident on the photovoltaic power generation panel can be increased.
  • the prism-type optical element configured on the incident surface is different from the prism-type optical element configured on the output surface. This is preferable because the amount of incident light can be increased.
  • the present invention it is possible to obtain various optical characteristics and to increase the amount of light incident on the photovoltaic power generation panel by forming two or more types of symmetrical elements installed in pairs. Therefore, it is preferable.
  • These resins preferably contain an ultraviolet absorber, an antioxidant, and a light stabilizer in order to impart weather resistance.
  • the solar battery cell that can be used in the present invention is not particularly limited.
  • Examples of solar cells that can be preferably used in the present invention include inorganic solar cells made of Si, GaAs, CuInGaSe, CdTe, and organic solar cells such as dye-sensitized solar cells.
  • the structure of the solar cell that can be used in the present invention is preferably a single-junction cell, a monolithic multi-junction cell, or a mechanical stack cell in which various solar cells having different sensitivity regions are combined.
  • the prism axis of the prism type optical element faces the panel to the south, + 40 °, ⁇ 40 °, + 5 °, ⁇ 5 °, + 40 °, ⁇ 40 °, + 5 °, ⁇ 5 °,.
  • the incident angle of sunlight can be widened, and even when the incident angle of sunlight changes, it has excellent sunlight directivity. it can.
  • FIG. 32 is a diagram showing a state in which light is transmitted through an optical layer according to the prior art shown in FIGS. 7 to 9 and FIGS. 28 to 31.
  • FIG. 13 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer in the reference example shown in FIGS. 10 to 12.
  • FIG. 16 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer for a dimming solar power generation module according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. FIG.
  • FIG. 19 is a diagram showing a state in which light is transmitted through an optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 16 to 18;
  • FIG. 22 is a diagram showing a state in which light is transmitted through an optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 19 to 21.
  • FIG. 25 is a diagram showing a state where light is transmitted through an optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 22 to 24.
  • FIG. 28 is a diagram showing a state in which light is transmitted through an optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 25 to 27.
  • FIG. 25 is a diagram showing a state in which light is transmitted through an optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 25 to 27.
  • FIG. 36 is a diagram showing a state where light passes through an optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 32 to 35.
  • FIG. 40 is a diagram showing a state in which light is transmitted through an optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 36 to 39.
  • FIG. 44 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer for a dimming solar power generation module according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 40 to 43.
  • FIG. 47 is a diagram showing a state where light is transmitted through an optical layer for a dimming solar power generation module in the reference examples shown in FIGS. 44 to 46.
  • FIG. 1 is a perspective view for explaining a solar power generation panel P having an inclined panel surface according to the prior art and a solar ray locus in the daytime.
  • the south-mid altitude of the sun Ts in this drawing is shown high, and this drawing is a perspective view showing the movement trajectory of the sun Ts in summer.
  • the photovoltaic power generation panel is installed with the panel surface P facing south (S), and further, the photovoltaic power generation panel extends in the vertical direction V from the center point o of the panel. It is inclined and installed.
  • the sunlight directivity is improved by inclining the panel surface P.
  • the sun T rising from the east (E) passes through the south-central position and sinks to the west (W)
  • the incident angle of the panel surface P and the sun rays always changes, and thus the power generation efficiency is in the south
  • the position is constantly changing with the maximum.
  • the photovoltaic power generation panel P having an inclined panel surface has a power generation efficiency because solar rays cannot be reflected on the panel surface and reach the solar cells inside the panel at an excessive incident angle. There is a problem that is significantly reduced.
  • Such a problem is particularly serious when there is no prism type optical layer.
  • FIG. 2 is a perspective view for explaining a solar power generation panel P having an inclined panel surface according to the prior art and a solar ray trajectory in a day.
  • the southern and middle altitudes of the sun Tw in this drawing are shown to be low, and this drawing is a perspective view showing the movement trajectory of the sun in the winter period.
  • the photovoltaic power generation panel P having an inclined panel surface according to the prior art has a problem that the power generation efficiency is significantly reduced.
  • FIG. 3 is a side view for explaining the relationship between the solar panel P having a tilted panel surface according to the prior art, the winter sun Tw, and the south-high altitude of the solar Ts in summer and the panel incident angle. As shown in FIG. 3, the south-mid altitude of the sun T in winter is low and high in summer.
  • the average inclination angle of the panel can be the average of the solar angles in the south and middle positions in winter and summer.
  • the adoption of such a panel tilt angle sacrifices conversion efficiency in both winter and summer.
  • FIG. 4 is a side view for explaining a solar power generation panel P having an inclined panel surface according to the prior art and a solar ray locus in the daytime.
  • the incident angle between the panel surface P and the sunbeams constantly changes until the sun T rising from the east (E) at dawn passes through the south-central position and sinks to the west (W). Therefore, the power generation efficiency is constantly changing with the south-central position being the maximum.
  • FIG. 5 is a perspective view for explaining a solar power generation panel P having a panel surface installed substantially vertically according to the present invention, the positions of suns Ts and Tw in the day and day in summer and winter, and the sunbeam trajectory in day.
  • the installation place is limited to a flat ground, a roof surface, etc.
  • the solar power generation panel in the present invention is also applied to a vertical surface such as a wall surface, a fence, and a sign. It is possible to install, and it is possible to widen the installable range.
  • FIG. 6 is a side view for explaining the relationship between the solar power generation panel P having a panel surface installed substantially vertically according to the present invention, the south-middle altitude of the sun T in winter and summer, and the panel incident angle.
  • the incident angle with respect to the panel surface is large in both winter and summer, and in the winter And summer uniformity cannot be achieved by the inclination angle of the panel.
  • the problem of the incident angle as described above is improved by inclining the optical axis of the optical element installed in the optical layer installed in front of the solar power generation module in the direction of the incident axis of the sun Ts, Tw. I can do it.
  • the inclination angle of the prism axis As in the case of the conventionally known inclined installation panel P, in order to equalize the power generation efficiency in winter and summer, it is possible to adopt the average of the sun angles at the south and middle positions in winter and summer. preferable.
  • the prism axis is defined as the central axes that are at equal distances from the side surface that forms the element.
  • FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9 are optical layers in the prior art.
  • FIG. 7 is a perspective view of a conventional optical layer
  • FIG. 8 is a side view of the optical layer in the prior art
  • FIG. 12 is an optical layer in the prior art. It is a figure which shows the upper side figure.
  • a large number of prism type optical elements made of linear prisms are formed on the incident surface 11 of the optical layer.
  • This prism-type optical element is on a shared plane S1 defined by a shared base shared by a plurality of adjacent prism-type optical elements installed on the incident surface 11, and the prism axis 7 of the prism-type optical element is optical It coincides with a perpendicular line from the apex of the element to the common plane.
  • a straight line is formed by a set of vertices of optical elements.
  • FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12 are optical layers according to the prior art.
  • FIG. 10 is a diagram showing a perspective view of a prism type optical element according to the prior art
  • FIG. 11 is a diagram showing a side view of the prism type optical element according to the prior art
  • FIG. It is a figure which shows the top view of the prism-type optical element by a technique.
  • the optical layer for the light control type solar power generation module in this reference example has a large number of prism type optical elements formed on both the incident surface 11 and the output surface 12.
  • the prism type optical element is composed of a linear prism.
  • each prism type optical element is on a common plane S1, S2 defined by a common base shared by the prism type optical elements adjacent to each other formed on the entrance surface 11 and the exit surface 12, and each prism type The prism axis 7 of the optical element coincides with the perpendicular line drawn on the common plane.
  • the phases of the prism type optical elements on the incident surface 11 and the output surface 12 are aligned as shown in the figure. This is preferable in order to maximize the light incident efficiency.
  • FIG. 13, FIG. 14 and FIG. 15 are optical layers for a dimming solar power generation module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a perspective view of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 14 is an optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 15 is a diagram showing a top view of the optical layer for the dimming solar power generation module in the present embodiment.
  • a large number of prism type optical elements are formed only on the incident surface 11 and the output surface 12 is flat.
  • the prism type optical element is on a common plane S1 defined by a common base shared by the prism type optical elements adjacent to each other formed on the incident surface 11. Then, some of the prism axes 7 of the prism type optical element are inclined in one direction with respect to the surface 13 perpendicular to the common plane S1, and at least some other prism axes 7 ′ of the prism type optical element are Tilt in the other direction. In the present embodiment, the respective prism axes 7 of the pair of adjacent prism type optical elements are inclined in different directions.
  • the prism type optical element group in which the inclination direction of the prism axis is divided like the optical layer for the light control type photovoltaic power generation module shown in FIGS. 13 to 15 improves the sunlight directivity. Preferred to achieve. Specifically, by concentrating the direction in which the inclination direction of the prism axis is distributed to the east and west, light can be collected for a long time even if the sun moves.
  • the dimming photovoltaic panel with the prism axis of the prism type optical element mounted in the east-west direction when facing the south It is preferable to install a pair of symmetrical optical elements inclined in the opposite directions of ⁇ 40 to ⁇ 5 ° and / or +5 to + 40 °.
  • the height of the concave portion of the linear prism with respect to the common plane S1 is two levels and does not match.
  • the prism-type optical element group in which the heights of the concave portions do not coincide with each other can be obtained by making the optical layer for the dimmable solar power generation module having an improved optical yield by bringing the areas of the opposing surfaces of the prism-type optical element close to each other. There is an advantage that it can be obtained.
  • FIG. 16, FIG. 17, and FIG. 18 are optical layers for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a perspective view of an optical layer for a dimming solar power generation module according to this embodiment
  • FIG. 17 is an optical layer for a dimming solar power generation module according to this embodiment
  • FIG. 18 is a diagram showing a top view of the optical layer for the dimming solar power generation module in the present embodiment.
  • a large number of prism type optical elements composed of linear prisms are installed on the entrance surface 11 and the exit surface 12 of the optical layer for the dimming photovoltaic module of this embodiment. .
  • a large number of prism type optical elements formed on the incident surface 11 of the optical layer for the light control type photovoltaic power generation module and a large number of prism type optical elements formed on the output surface 12 are: The same shape.
  • the prism-type optical elements installed on the entrance surface 11 and the exit surface 12 are on shared planes S1 and S2 defined by a shared base shared by adjacent prism-type optical elements.
  • the prism axis 7 in a part of the prism type optical element formed on the incident surface 11 is inclined in one direction with respect to the surface 13 perpendicular to the common plane S1, and at least the other of the prism type optical elements. Some prism shafts 7 'are inclined in the other direction.
  • the prism axis 8 in a part of the prism-type optical element formed on the exit surface 12 is inclined in one direction with respect to the surface 14 perpendicular to the common plane S2, and at least the other prism-type optical element is provided. Some prism axes 8 'are inclined in the other direction.
  • the prism axes 7 and 7 ′ of the pair of adjacent prism optical elements formed on the incident surface 11 are inclined in different directions and formed on the emission surface 12.
  • the prism axes 8 and 8 'of a pair of adjacent prism type optical elements that are adjacent to each other are inclined in different directions.
  • the phase of the large number of prism type optical elements formed on the incident surface 11 of the optical layer for the dimming photovoltaic module and the large number of prism type optical elements formed on the output surface 12 are the same. I'm doing it.
  • a large number of prism-type optical elements formed on the incident surface 11 of the optical layer for the dimming photovoltaic power generation module and a large number of prism-type optical elements formed on the output surface 12 include the incident surface 11. And the output surface 12 are symmetrical.
  • FIG. 19, FIG. 20, and FIG. 21 are optical layers for dimmable solar power generation modules according to other embodiments of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram showing a perspective view of an optical layer for a dimming solar power generation module in the present embodiment
  • FIG. 20 is an optical layer for the dimming solar power generation module in the present embodiment
  • FIG. 21 is a diagram showing a top view of the optical layer for the dimming solar power generation module in the present embodiment.
  • a large number of prism type optical elements constituted by linear prisms are formed only on the incident surface 11, and the output surface 12 is formed. It is assumed to be a plane.
  • the prism type optical element formed on the incident surface 11 is on a common plane S1 defined by a common base shared by the prism type optical elements adjacent to each other. Then, some of the prism axes 7 of the prism type optical element are inclined in one direction with respect to the surface 13 perpendicular to the common plane S1, and at least some other prism axes 7 ′ of the prism type optical element are Inclined in the other direction. In the present embodiment, the prism axes 7 and 7 'of a pair of adjacent prism type optical elements are inclined in different directions.
  • the height of the concave portion of the linear prism matches the common plane S1.
  • the optical element group in which the heights of the recesses coincide with each other can make the optical layer for the dimming solar power generation module thin, and has an advantage of improving the cost and the amount of light transmission, for example.
  • FIG. 22, FIG. 23, and FIG. 24 are optical layers for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram showing a perspective view of an optical layer for a dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 23 is an optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 24 is a diagram showing a top view of the optical layer for the dimming photovoltaic power generation module according to this embodiment.
  • the optical layer for a dimming photovoltaic module of this embodiment has a large number of prism type optical elements formed of linear prisms on the incident surface 11 and the output surface 12. .
  • a large number of prism type optical elements formed on the incident surface 11 of the optical layer for the light control type photovoltaic power generation module and a large number of prism type optical elements formed on the output surface 12 are: The same shape.
  • the prism-type optical elements installed on the entrance surface 11 and the exit surface 12 are on shared planes S1 and S2 defined by a shared base shared by adjacent prism-type optical elements.
  • a part of the prism shaft 7 of the prism type optical element formed on the incident surface 11 is inclined in one direction with respect to the surface 13 perpendicular to the common plane S1, and at least other prism type optical elements are arranged. Some prism axes 7 'are inclined in the other direction.
  • the prism axis 8 in a part of the prism-type optical element formed on the exit surface 12 is inclined in one direction with respect to the surface 14 perpendicular to the common plane S2, and at least the other prism-type optical element is provided. Some prism axes 8 'are inclined in the other direction.
  • the prism axes 7 and 7 ′ of the pair of adjacent prism optical elements formed on the incident surface 11 are inclined in different directions and formed on the emission surface 12.
  • the prism axes 8 and 8 'of a pair of adjacent prism type optical elements that are adjacent to each other are inclined in different directions.
  • the phase of the large number of prism type optical elements formed on the incident surface 11 of the optical layer for the dimming photovoltaic module and the large number of prism type optical elements formed on the output surface 12 are the same. I'm doing it.
  • a large number of prism type optical elements formed on the incident surface 11 and a large number of prism type optical elements formed on the output surface 12 have the same shape as described above,
  • a large number of prism type optical elements formed on the incident surface 11 of the optical layer for the dimming solar power generation module and a large number of prism type optical elements formed on the output surface 12 are the incident surface 11 and the output surface 12. It has a symmetrical shape.
  • FIG. 25, FIG. 26, and FIG. 27 are optical layers for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a perspective view of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 26 is an optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 27 is a diagram showing a top view of the optical layer for the dimming photovoltaic power generation module according to this embodiment.
  • the optical layer for the light control solar photovoltaic module of the present embodiment has a large number of prism type optical elements formed of linear prisms on the entrance surface 11 and the exit surface 12. .
  • a large number of prism type optical elements formed on the incident surface 11 of the optical layer for the light control type photovoltaic power generation module and a large number of prism type optical elements formed on the output surface 12 are: It has a different shape.
  • the prism-type optical elements installed on the entrance surface 11 and the exit surface 12 are on shared planes S1 and S2 defined by a shared base shared by adjacent prism-type optical elements.
  • a part of the prism shaft 7 of the prism type optical element formed on the incident surface 11 is inclined in one direction with respect to the surface 13 perpendicular to the common plane S1, and at least another part of the prism type optical element.
  • the prism axis 7 ' is inclined in the other direction.
  • the prism axes 7 and 7 'of a pair of adjacent prism type optical elements are inclined in different directions.
  • the prism axis 8 of the prism-type optical element formed on the emission surface 12 is coincident with the perpendicular line 14 drawn from the apex of the optical element to the common plane S2.
  • a large number of prism type optical elements formed on the incident surface 11 of the optical layer for the light control type photovoltaic power generation module are different from a large number of prism type optical elements formed on the output surface 12.
  • it has a shape, the phase of a large number of prism type optical elements formed on the incident surface 11 and the number of prism type optical elements formed on the output surface 12 are the same.
  • FIG. 28, FIG. 29, FIG. 30, and FIG. 31 are optical layers according to the prior art.
  • FIG. 28 is a diagram showing a perspective view of an optical layer for a photovoltaic power generation module according to this conventional technique
  • FIG. 29 is a diagram showing a side view of the optical layer for a photovoltaic power generation module according to this conventional technique
  • FIG. 30 is a diagram showing another side view of the optical layer for a photovoltaic power generation module according to this conventional technique
  • FIG. 31 is a diagram showing a top view of the optical layer for the photovoltaic power generation module according to this conventional technique. It is. As shown in FIGS.
  • the incident surface 11 of the optical layer is formed with a large number of prism type elements composed of quadrangular pyramid prisms, and the exit surface 12 is flat.
  • the prism type optical elements installed on the incident surface 11 are on a common plane S1 defined by a common base shared by the prism type optical elements adjacent to each other.
  • the prism axis of each prism type optical element formed on the incident surface 11 is coincident with a perpendicular line extending from the apex of each prism type optical element to the common plane S1.
  • FIG. 32, 33, and 35 are optical layers for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a diagram showing a perspective view of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 33 is an optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 34 is a diagram showing another side view of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 35 is a dimming solar of the present embodiment. It is a figure which shows the top view of the optical layer for photovoltaic modules. As shown in FIGS.
  • the incident surface 11 of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment is formed with a large number of prism-type elements composed of quadrangular pyramid prisms. 12 is a plane. Further, the prism type optical elements installed on the incident surface 11 are on a common plane S1 defined by a common base shared by the prism type optical elements adjacent to each other.
  • the prism axes 7 of some of the prism-type optical elements formed on the incident surface 11 are inclined with respect to the surface 13 perpendicular to the common plane S1, and at least some other prism axes 7 of the prism-type optical elements. 'Is inclined in the other direction.
  • the prism shafts 7 and 7 'appear to coincide with each other because they are side surfaces different from those in FIG.
  • the respective prism axes 7 of the pair of adjacent prism type optical elements are inclined in different directions.
  • FIG. 36, FIG. 37, FIG. 38, and FIG. 39 are optical layers for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 36 is a perspective view of the optical layer for the dimming solar power generation module of this reference example
  • FIG. 37 is a side view of the optical layer for the dimming solar power generation module of this reference example.
  • FIG. 38 is a diagram showing another side view of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present reference example
  • FIG. 35 is an optical diagram for the dimming solar power generation module of the present reference example. It is a figure which shows the upper side figure of a layer. As shown in FIGS.
  • the incident surface 11 of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment is formed with a large number of prism-type elements composed of quadrangular pyramid prisms.
  • 12 includes a large number of prism-type elements formed of linear prisms.
  • the prism type optical element installed in the entrance plane 11 is on the common plane S1 defined by the common base shared by the prism type optical elements adjacent to each other.
  • the prism axes 7 of some of the prism-type optical elements formed on the incident surface 11 are inclined with respect to the plane perpendicular to S1 on the common plane, and at least some other prism axes 7 of the prism-type optical elements. 'Is inclined in the other direction.
  • the prism axes 7 and 7 'of a pair of adjacent prism type optical elements are inclined in different directions.
  • the prism-type optical element formed on the exit surface 12 is on the common plane S2 defined by the shared base shared by the element prism-type optical elements adjacent to each other, and the prism-type optical element formed on the exit surface 12
  • the prism axis coincides with a perpendicular line drawn from the apex of the optical element to the common plane S2.
  • FIG. 40, FIG. 41, FIG. 42, and FIG. 43 are optical layers for dimmable solar power generation modules according to other embodiments of the present invention.
  • FIG. 40 is a diagram showing a perspective view of the optical layer for a dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 41 is an optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 42 is a diagram showing another side view of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 43 is a dimming solar of the present embodiment. It is a figure which shows the top view of the optical layer for photovoltaic modules. As shown in FIGS.
  • the incident surface 11 of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment is formed with a large number of prism-type elements composed of quadrangular pyramid prisms.
  • the surface is a flat surface.
  • the prism type optical elements installed on the incident surface 11 are on a common plane S1 defined by a common base shared by the prism type optical elements adjacent to each other.
  • the prism axis 7 of the prism-type optical element is inclined to the left and right and up and down in FIG.
  • the optical element on the common plane S1 is inclined in a predetermined direction with respect to the direction perpendicular to the common plane S1
  • the prism axis 7 of some prism-type optical elements is
  • the prism axis 7 'of one or more other prism type optical elements is inclined to one side with respect to the surface perpendicular to the common plane S1
  • the prism axis 7' of at least some other prism type optical elements is located on the other side with respect to the surface perpendicular to the common plane S1. Inclined.
  • FIG. 44, 45, and 46 are optical layers for a dimming solar power generation module according to another reference example.
  • FIG. 44 is a diagram showing a perspective view of the optical layer for the dimming solar power generation module of this reference example
  • FIG. 45 is an optical layer for the dimming solar power generation module of this reference example
  • FIG. 46 is a diagram showing a top view of the optical layer for the dimming solar power generation module of this reference example.
  • a plurality of prism type elements composed of corner cube prisms are formed on the incident surface 11 of the optical layer for the dimming photovoltaic power generation module of the present reference example.
  • the surface is a flat surface.
  • the prism type optical element formed on the incident surface 11 is on a common plane S1 defined by a common base shared by the prism type optical elements adjacent to each other. As shown in FIG. 45, the prism axis of the prism-type optical element is inclined in a predetermined direction with respect to a perpendicular line extending from the apex of the optical element to the common plane.
  • the prism optical element may be formed such that the prism shaft 7 is inclined at a plurality of angles in a predetermined direction.
  • FIG. 47 shows a cross-sectional configuration diagram of a solar power generation module constituting a solar power generation panel according to the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a surface protecting layer, and a glass plate is usually preferably used.
  • Reference numeral 4 denotes an optical layer in the above-described conventional technology, a reference example or an optical layer for a dimmable solar power generation module in an embodiment of the present invention, and a large number of optical elements are formed on the surface thereof.
  • the optical layer for a light control solar photovoltaic module of the present invention is used, the optical axis 7 of the prism type optical element is designed to be inclined by 10 to 50 ° with respect to the vertical plane.
  • Reference numerals 2 and 5 denote adhesive layers that join the surface layer 1, the optical layer 4, and the solar battery cell 6.
  • the optical layer 4 for dimmable solar power generation module and the solar battery cell 6 face each other.
  • the optical layer 4 for light control type photovoltaic power generation modules and the photovoltaic cell 6 do not need to face each other in a parallel state, and may face each other in a non-parallel state.
  • the adhesive layer 2 is partially joined to form a capsule structure.
  • This dimmable solar power generation panel is equipped with a dimmable solar power generation module, and a metal plate such as aluminum for reinforcing the back of the dimming solar power generation module, a back plate made of plastic plate, and the surroundings A reinforcing frame material for reinforcing and waterproofing can be appropriately installed.
  • the prism-type optical element of the optical layer 4 for the light-modulating solar power generation module according to the present invention is a prism type in a state where the solar power generation panel is installed in the sun direction at noon (south direction in the northern hemisphere). It is more preferable that the optical axis of the optical element can be tilted by ⁇ 40 to 40 ° with respect to the horizontal direction, and further tilted by ⁇ 40 to ⁇ 5 ° and / or +5 to + 40 ° with respect to the horizontal direction. .
  • FIG. 48 to 51 show optical layers for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 48 is a perspective view of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 49 is an optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 50 is a diagram showing another side view of the optical layer for the dimming solar power generation module of the present embodiment
  • FIG. 51 is a dimming solar of the present embodiment. It is a figure which shows the top view of the optical layer for photovoltaic modules. As shown in FIG.
  • the prism type optical element in the optical layer for the dimming solar power generation module has three mutually perpendicular side surfaces (a surface, a), as in the prism type optical element shown in FIG. b-plane and c-plane).
  • the prism-type optical element is a combination of a pair of two types of optical elements inclined to the left and right indicated by L and R in the drawing.
  • the element indicated by L has the optical axis inclined in the left direction of the drawing, and the element indicated by R is inclined in the right direction.
  • the a surface and the b surface are smaller than the c surface. have.
  • the optical axis of the prism-type optical element in FIG. 47 is in the plane defined by the vertex group of the prism-type optical element as in the optical layer for the dimming photovoltaic module shown in FIGS. It is not perpendicular to the parallel reference plane, but is inclined in the direction in front of the drawing (the direction of the a and b surfaces).
  • FIG. 52 shows a perspective view of an optical element of another embodiment that can be used for the solar cell power generation panel P according to the present invention.
  • the prism type optical element in FIG. 52 is called a so-called square pyramid prism, and the illustrated prism type optical element is drawn so as to have an optical axis perpendicular to the reference plane.
  • the optical axis is inclined by 10 to 50 ° with respect to the vertical line as in the optical element shown in FIG.
  • the symmetrical optical element is further inclined in a direction opposite to the east-west direction by 5 to 40 °. Are preferably formed as a pair.
  • FIG. 53 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer according to the prior art shown in FIGS. 7 to 9 and FIGS. 28 to 31.
  • FIG. 53 the light incident perpendicularly to the optical layer tends to be emitted inclined with respect to the optical layer. Further, light incident at a relatively small angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer tends to be emitted at an angle larger than the angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer. Furthermore, light incident at a relatively large angle ⁇ 2 with respect to the direction perpendicular to the optical layer may not be emitted due to pre-reflection on the emission surface. Therefore, when such an optical layer is applied to the photovoltaic module shown in FIG. 47, the incident light rate of light with respect to the solar battery cell is poor.
  • FIG. 54 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer in the prior art shown in FIGS.
  • light incident in a direction perpendicular to the optical layer tends to be emitted in a direction perpendicular to the optical layer.
  • light incident at a relatively small angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer and light incident at a relatively large angle ⁇ 2 with respect to the direction perpendicular to the optical layer are both parallel to the incident light. It tends to be emitted in the direction. Therefore, even if such an optical layer is applied to the photovoltaic module shown in FIG. 47, the incident light rate of light with respect to the solar cells tends not to be improved.
  • FIG. 55 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer for a dimming solar power generation module according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 13 to 15.
  • the light incident in the direction perpendicular to the optical layer for dimming photovoltaic module is slightly inclined from the direction perpendicular to the optical layer for dimming photovoltaic module,
  • the light incident at a relatively small angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module is larger than the angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module.
  • FIG. 56 is a diagram showing a state where light passes through the optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 16 to 18.
  • the light incident in the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module is slightly inclined from the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module,
  • the light incident at a relatively small angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module is larger than the angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module.
  • FIG. 57 is a diagram showing a state where light is transmitted through the optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 19 to 21.
  • FIG. 57 the light incident in the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module is slightly inclined from the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module, The light incident at a relatively small angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module is larger than the angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module. Output at an angle.
  • FIG. 58 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 22 to 24.
  • the light incident in the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module is slightly inclined from the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module,
  • the light incident at a relatively small angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module is larger than the angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module. It emits at an angle.
  • FIG. 59 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 25 to 27.
  • light incident in a direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module is emitted from a direction substantially perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module.
  • light incident at a relatively small angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module is from the angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module.
  • FIG. 60 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 32 to 35.
  • the light incident in the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module is slightly inclined from the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module.
  • the light incident at a relatively small angle ⁇ 1 and the light incident at a relatively large angle ⁇ 2 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the light control type photovoltaic power generation module are emitted at angles ⁇ 1 and ⁇ 2. Both can be emitted from the emission surface.
  • FIG. 61 is a diagram showing a state in which light passes through the optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 36 to 39.
  • light incident in a direction perpendicular to the optical layer for dimming solar power generation module is emitted from a direction substantially perpendicular to the optical layer for dimming solar power generation module.
  • the light incident at a relatively small angle ⁇ 1 and the light incident at a relatively large angle ⁇ 2 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the light control solar photovoltaic module are incident at angles ⁇ 1 and ⁇ 2 when incident, respectively. Is also emitted from the exit surface at an angle close to vertical.
  • FIG. 62 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer for a dimming solar power generation module according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 40 to 43.
  • the light incident in the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module is slightly inclined from the direction perpendicular to the optical layer for the dimming solar power generation module.
  • the light incident at a relatively small angle ⁇ 1 and the light incident at a relatively large angle ⁇ 2 with respect to the direction perpendicular to the optical layer for the light control type photovoltaic power generation module are incident at angles ⁇ 1 and ⁇ 2 respectively. Rather, it is emitted from the exit surface at an angle closer to the vertical.
  • FIG. 63 is a diagram showing a state in which light is transmitted through the optical layer for the dimming solar power generation module in the reference examples shown in FIGS. 44 to 46.
  • the light incident in the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module is slightly inclined from the direction perpendicular to the optical layer for the dimming photovoltaic module.
  • the thick solar cell panel using the optical layer for the dimming solar power generation module has excellent solar directivity by being installed such that the prism type optical element is tilted and the direction is on the upper side. It can have.
  • the side view shown in FIG. 43 shows that the light is transmitted.
  • the prism-type optical element of the optical layer for the dimming photovoltaic module is shown. Both the light incident at a relatively small angle and the light incident at a relatively large angle with respect to the inclined predetermined direction can be emitted from the emission surface. Therefore, by applying such an optical layer for a dimming solar power generation module to the solar power generation module shown in FIG. 47, the solar light incident on a predetermined direction in which the prism optical element is inclined is applied. Therefore, it can have excellent sunlight directivity. Therefore, the thick solar cell panel using the optical layer for the dimming solar power generation module has excellent solar directivity by being installed such that the prism type optical element is tilted and the direction is on the upper side. It can have.
  • the present invention relates to a dimming solar power generation panel and a technology of a dimming solar power generation module preferably used in the device, and more specifically to a dimming optical layer constituting the dimming solar cell module.
  • the present invention relates to a dimming solar power generation panel, which has improved solar directivity and installation area improvement.
  • the present invention relates to a dimmable solar power generation panel that can reduce the usage of solar cells having a large raw material cost ratio in the solar power generation panel.

Landscapes

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Abstract

【課題】　太陽光指向性に優れている調光型太陽光発電モジュール用光学層、及び、調光型太陽光発電モジュール、及び、調光型太陽光発電パネルを提供する。 【解決手段】　調光型太陽光発電モジュール用光学層４は、入射面１１及び出射面１２を有し、光を電気エネルギーに変換する太陽電池セル６に対向して配置される調光型太陽光発電モジュール用光学層であって、入射面１１および出射面１２の少なくとも一方に多数のプリズム型光学素子が形成されており、それぞれのプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面上Ｓ１にあり、一部のプリズム型光学素子のプリズム軸７は、共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾斜しており、他の少なくとも一部のプリズム型光学素子のプリズム軸７’は、共有平面Ｓ１に垂直な面に対して、他方側に傾斜していることを特徴とする。

Description

調光型太陽光発電モジュール用光学層、及び、調光型太陽光発電モジュール、及び、調光型太陽光発電パネル
　本発明は、調光型太陽光発電モジュール用光学層、及び、調光型太陽光発電モジュール、及び、調光型太陽光発電パネルに関する。
　さらに詳しくは、改善された太陽光指向性、設置面積改善性を有する調光型太陽光発電モジュール用光学層、及び、調光型太陽光発電モジュール、及び、調光型太陽光発電パネルに関する。
　太陽光発電パネルの構造としては、太陽電池セルを敷き詰めた構造の太陽光発電モジュールを、例えば、屋根上や地面上にパネル面を南の方向に向けて設置する非集光固定型の構造が一般的である。この場合、太陽光発電パネル面は、南に向けられ、太陽の受光効率が最大となるように傾けて設置される。
　このような従来公知の太陽光発電パネルは、パネルを傾斜して設置する必要があるため、比較的大きな設置面積を必要とし、設置場所が限定され、設置面積改善性を満足しないという問題点を有している。
　さらに、従来公知の太陽光発電パネルは、太陽の日内での移動や季節差による南中高度の変化などにより、設置される太陽光発電パネルの方向や傾斜角度が常に最適であるとはいえず太陽光指向性に優れていないという問題点を有している。
　一方、太陽光発電装置の中で大きなコスト割合を占める太陽電池セルの使用量を減らすために、レンズや反射鏡等の光学系を用いて太陽光を小さな太陽電池セルに集光する集光型太陽光発電パネルがさまざま提案されている。
　これらの集光型太陽光発電パネルにおいても、どのような光学系が優れた設置面積改善性や太陽光指向性を有することが出来るかに関しては提案されていない。
　また、レンズや反射鏡等の光学システムを用いて太陽光を太陽電池セルに集め、焦点が常に太陽電池セルにあたるように光学システムが太陽を追尾する集光追尾型太陽光発電パネルが提案されている。
　このような集光追尾型太陽光発電パネルは、優れた太陽光指向性を有しているが、大掛かりな追尾システムを必要とするために製造コストが高く、設置面積も広くなると言う問題点を有している。
　南方等の特開２００７－０７３７７４号（特許文献１）には、受光面に受光した光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子と、入射した外部光を、予め定める方向への指向性が高くなるように偏向する外部光偏向手段と、前記外部光偏向手段によって偏向された光が入射する入射面を有し、この入射面から入射した入射光を、前記光電変換素子の受光面上に集光する集光手段とを含むことを特徴とする太陽電池、が記載されている。
　安沢等の特開２００６－３３２１１３号には、太陽光を集光する１次光学系と、前記１次光学系から照射される太陽光を集光して太陽電池セルに照射する２次光学系と、前記１次光学系および２次光学系から照射される太陽光を受光する太陽電池セルを備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記２次光学系は開口部を有していることを特徴とする集光型太陽光発電モジュール、が記載されている。
　チャン（Ｃｈｉａｎｇ）のＵＳ５,１６７,７２４（特許文献３）には、空間を作る前面壁と背面壁とを有するハウジングと、この空間に設けられる太陽電池セルとを備える、平面型太陽光発電モジュールが記載されている。この平面型太陽光発電モジュールにおいては、レンズは、太陽光がハウジング内に入るようにハウジングの前面壁として設けられている。そして、太陽電池セルに接触してレンズと対向するように設けられる光学的屈折素子が記載されており、この光学的屈折素子は、レンズを通してハウジング内に入る太陽光を直接受け、太陽電池セルが発電できるように太陽電池セルに太陽光を供給するものである。
　笹岡の特開２００２－２８９８９７号（特許文献４）には、矩形入射面を有する一次光学系と、一次光学系で集めた太陽光線を入射面から略全入射し、側面では全反射し、射出面から射出する二次光学系とを備え、二次光学系は側面が平滑性を有する中実かつ均一媒質からなる透明材料で構成されており、かつ、矩形の射出面を有し、前記矩形射出面の直後に光起電力素子を少なくとも備えることを特徴とする集光型太陽電池モジュール、が記載されている。
　近藤等の特開２００３－２５８２９１号（特許文献５）には、太陽光に光学軸を向けて配設されたフレネルレンズと、太陽電池と、前記フレネルレンズと前記太陽電池との間に介設され、前記フレネルレンズによって集光される光束を入射させて内部で反射させつつ前記太陽電池へ導光する低次多角形断面のプリズム二次集光器とを具備する集光式太陽光発電装置、が記載されている。
特開２００７－０７３７７４号公報 特開２００６－３３２１１３号公報 米国特許５,１６７,７２４号公報 特開２００２－２８９８９７号公報 特開２００３－２５８２９１号公報
　本発明が解決しようとしている課題は、従来公知の太陽光発電パネルにおいては、太陽の日内での移動による太陽光の入射角度の変化などにより、設置される太陽光発電パネルの方向が常に最適であるとはいえず太陽光指向性に優れていないという問題点を改善することである。
　またさらに本発明が解決しようとしている課題は、太陽光発電パネル中で原料コスト比率の大きな太陽電池セルの使用量を減らすことにある。
　具体的な用途としては、改善された太陽光指向性、設置面積改善性を有する調光型太陽光発電パネルの供給をすることができる調光型太陽光発電モジュール用光学層、及び、それを用いた調光型太陽光発電モジュール、及び、調光型太陽光発電パネルことにある。
　本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層は、入射面及び出射面を有し、光を電気エネルギーに変換する太陽電池セルに対向して配置される調光型太陽光発電モジュール用光学層であって、該入射面および該出射面の少なくとも一方に多数のプリズム型光学素子が形成されており、それぞれの該プリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面上にあり、一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾斜しており、他の少なくとも一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾斜していることを特徴とするものである。
　ここで、本発明におけるプリズム軸とは、プリズム型光学素子を形成するプリズム面の中心をなす面または線である。
　従来から、太陽光を調光する光学層と、該光学層を透過した太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池セルとを備える調光型太陽光発電モジュールからなる調光型太陽光発電パネルは、集光型太陽光発電パネルとしてよく知られた構造である。
　しかしながら、このような光学層が設置された集光型太陽光発電パネルにおいては、如何なる光学素子が設置された光学層が優れた設置面積改善性や太陽光指向性を示すかは明らかにされていない。
　本発明による調光型太陽光発電モジュール用光学層によれば、それぞれのプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面上にあり、一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾斜しており、他の少なくとも一部のプリズム型光学素子のプリズム軸は、共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾斜している。従って、この調光型太陽光発電モジュール用光学層を用いた太陽電池モジュール等は、太陽の移動に伴う太陽光の入射角度が変化する場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　また、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾いている該プリズム型光学素子と、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾いている該プリズム型光学素子とが、該共有平面に垂直な面に対して、対称な形状をしていることが好ましい。
　このように構成することで、一方側から太陽光が入射して出射する場合と、他方側から太陽光が入射して出射する場合とでバランスを取ることができる。
　また、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾いている該プリズム型光学素子と、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾いている該プリズム型光学素子とが、互いに隣接していることが好ましい。このように構成することで、一方側から太陽光が入射して出射する場合と、他方側から太陽光が入射して出射する場合とで、よりバランスを取ることができる。
　また、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾いている該プリズム型光学素子と、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾いている該プリズム型光学素子とで対をなしており、該プリズム軸が２対以上であることとしても良い
　また、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該プリズム型光学素子が、線形プリズム、三角錐型プリズム、四角錐型プリズム、キューブコーナー型プリズムのいずれか、もしくはその組み合わせであることが、改善された太陽光指光性が得られるので好ましい。
　中でも、キューブコーナー型プリズムが太陽指光性の改善効果が大きいので好ましい。
　また、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該プリズム型光学素子の全ての底辺が、該共有平面上に形成されていることが好ましい。このように構成することで、互いに向き合うプリズム面の面積の大きさを近づけることができ、セルに向かう光の量を多くすることができる。
　或いは、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該プリズム型光学素子の底辺の一部が、該共有平面上に形成されていないこととしてもやはり好ましい。このように構成することで互いに向き合うプリズム面の面積の大きさを近づけることができ、セルに向かう光の量を多くすることができる。
　更に、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該プリズム型光学素子は、該入射面および該出射面の両面に形成されていることが好ましい。このように構成することで、入射光率及び透過効率を向上することができる。
　また、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該入射面に形成される該プリズム型光学素子と該出射面に形成される該プリズム型光学素子とが、互いに同一形状であり、かつ、該入射面と該出射面とにおいて該プリズム型光学素子の位相が一致するように形成されていることとしても良い。
　或いは、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該入射面に形成された該プリズム型光学素子のプリズム軸と、該出射面に形成された該プリズム型光学素子のプリズム軸とが少なくとも１つは異なることとしても良い。
　また、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、該プリズム型光学素子は、該入射面および該出射面の一方の面のみに形成され、他方の面は平面とされることが好ましい。この様に構成することで、入射光率及び透過効率を向上することができる。
　また、本発明に用いることの出来る光学層の材質は光透過性の高いものであれば特に限定されるものではないが、上記調光型太陽光発電モジュール用光学層において、ガラス、または、透明樹脂、または、これらの積層体から成ることが好ましい。なお、ガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス等が好ましく、樹脂としては、ポリカーボネート樹脂，アクリル樹脂が好ましい。この様に構成することで耐候性、透明性、入射効率、透過効率の点で優れた調光型太陽光発電モジュール用光学層とすることができる。
　また、本発明の調光型太陽光発電モジュールは、光を電気エネルギーに変換する太陽電池セルと、入射面及び出射面を有し、該太陽電池セルに対向して配置される調光型太陽光発電モジュール用光学層と、を備え、調光型太陽光発電モジュール用光学層は、該入射面および該出射面の少なくとも一方に多数のプリズム型光学素子が形成されており、それぞれの該プリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面上にあり、一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾斜しており、他の少なくとも一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾斜していることを特徴とするものである。
このような調光型太陽光発電モジュールは、この太陽光の入射角が広いため、太陽光の入射角が変わる場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　また、本発明の調光型太陽光発電パネルは、光を電気エネルギーに変換する太陽電池セルと、入射面及び出射面を有し、該太陽電池セルに対向して配置される調光型太陽光発電モジュール用光学層とを備える調光型太陽光発電モジュールを備える調光型太陽電池パネルであって、調光型太陽光発電モジュール用光学層は、調光型太陽光発電モジュール用光学層は、該入射面および該出射面の少なくとも一方に多数のプリズム型光学素子が形成されており、それぞれの該プリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面上にあり、一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾斜しており、他の少なくとも一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾斜していることを特徴とするものである。
　このような調光型太陽光発電パネルは、この太陽光の入射角が広いため、太陽光の入射角が変わる場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　さらに、上記調光型太陽光発電パネルにおいて、該調光型太陽光発電モジュール用光学層の該入射面が、正午における太陽の方向を向いて設置されることが好ましい。
　ここで、正午における太陽の方向とは、太陽が最も高い高度に達する時の方向を言い、北半球では真南である。
　さらに、上記調光型太陽光発電パネルにおいて、該プリズム軸が、水平方向に対して、－４０°～＋４０°傾斜していることが好ましい。この様に構成することで、日内における太陽の移動に伴う光量変化を緩和することが出来き、太陽光指向性の改善を達成することができる。
　さらに、上記調光型太陽光発電パネルにおいて、該プリズム軸が、水平方向に対して、４０～－５°および／または＋５～＋４０°傾斜していることが好ましい。
　また、上記調光型太陽光発電パネルにおいて、調光型太陽光発電モジュール用光学層の該入射面が鉛直方向に対して０～２０°傾斜していることが好ましい。この様に構成することで、パネルを大きく傾斜して設置する必要が無い。
　また、上記調光型太陽光発電パネルにおいて、設置された状態における該プリズム軸が、鉛直方向に対して、＋１０～＋５０°傾斜していることが好ましい。このように構成することで、太陽光をプリズム軸に沿って受光し効率的に太陽電池セルに照射させることが出来る。
　四角錘型プリズムの側面が形成する頂角は、特に制限されるものではないが、３０～１３５°、さらに好ましくは４５～１２５°の角度に形成されるのが好ましい。この頂角は目的とする太陽光発電パネルの設置場所、設置角度または目的とする太陽光指向性の設計に基づいて適宜変更できる。
　キューブコーナー型プリズムにおいては通常、側面の形成する頂角は９０°に形成されるが、クロスプリズムと同様に、３０～１３５°さらに好ましくは４５～１２５°の角度に形成されるのが好ましい。この頂角は目的とする太陽光発電パネルの設置場所、設置角度または目的とする太陽光指向性の設計に基づいて適宜変更できる。
　本発明においては、該複数のプリズム型光学素子のプリズム軸が、少なくとも１つの隣り合うプリズム型素子と該共有線に対し対称であるように設置するのが、調光型太陽光発電パネルの外観の改善や光学層を精度よく成形でき、成形後の光学素子の精度の維持および検査のしやすさ、さらに該パネルへの光の入射量を多くできる点で好ましい。
　本発明においては、光学層を薄くすることができ、コスト面や光の透過量を向上させるため、該複数のプリズム型光学素子の底面が、該光学層の入射面および／または出射面と一致する共有平面上に形成されていることが好ましい。
　また、本発明では、別の目的で、光学素子の相対する各面の面積を揃えることで光学収率が向上した光学層が得られるので、該複数のプリズム型光学素子の底面が、該光学層の入射面および／または出射面と一致する共有平面上に形成されていない素子が含まれることが好ましい。
　また太陽光の光学素子の頂点の側に空気層が設置されていることが、効率的に入射した太陽光線を屈折して効率的に太陽電池セルに照射させることが出来るため好ましい。
　本発明においては、入射面および出射面の両面にプリズム型光学素子が形成されていることが、様々な光学特性を得ることができ、太陽光発電パネルへ光の入射量を多くできるので好ましい。
　本発明においては、該プリズム型光学素子が、互いに同一形状で、かつ、該入射面と該出射面で位相が一致するように形成されていることが、様々な光学特性を得ることができ、太陽光発電パネルへ光の入射量を多くできるのでさらに好ましい。
　本発明においては、該入射面に構成された該プリズム型光学素子と該出射面に構成された該プリズム型光学素子で異なることが、様々な光学特性を得ることができ、太陽光発電パネルへ光の入射量を多くできるので好ましい。
　本発明においては、対をなして設置されている対称形の素子が２種類以上形成されていることが、様々な光学特性を得ることができ、太陽光発電パネルへ光の入射量を多くできるので好ましい。
　これらの樹脂には耐侯性を付与するために紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤を含有させることも好ましい。
　本発明に用いることの出来る太陽電池セルは特に限定されるものではない。
　本発明に好ましく用いることの出来る太陽電池セルの例としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＣｕＩｎＧａＳｅ、ＣｄＴｅ等からなる無機太陽電池セルや、色素増感型太陽電池セル等の有機太陽電池セルが用いられる。
　さらに、本発明に用いることの出来る太陽電池セルの構造は、単一接合型セル、モノリシック多接合型セルおよび感度領域の異なる種々太陽電池セルを結合したメカニカルスタックセル等を好ましく用いられる。
　　例えば、プリズム型光学素子のプリズム軸がパネルを真南に向けた時に東西方向に＋４０°、－４０°、＋５°、－５°、＋４０°、－４０°、＋５°、－５°…のように対称計の光学素子の対が複数あったほうがより受光効率の改善のためには好ましい。
　このようにして東西方向にプリズム軸の傾斜方向が分けられた素子群を用いることは太陽光指向性の改善を達成する上で好ましい。
　上述のいずれのプリズム軸を傾斜した技術によっても、この太陽光の入射角を広くすることができ、太陽光の入射角が変わる場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　太陽の日内での移動により、設置される太陽光発電パネルの方向が常に最適であるとはいえず、太陽光指向性に劣るという問題点が有ったが、本発明はその問題点を解決することができ、優れた太陽光指向性が得られる。
　さらに、太陽光発電パネル中で原料コスト比率の大きな太陽電池セルの使用量を減らすことが出来る。
従来技術による太陽光発電パネルと太陽光線軌跡を示す図である。 従来技術による太陽光発電パネルと太陽光線軌跡を示す図である。 従来技術による太陽光発電パネルと太陽光線軌跡を示す図である。 従来技術による太陽光発電パネルと太陽光線軌跡を示す図である。 本発明による太陽光発電パネルと太陽光線軌跡を示す図である。 本発明による太陽光発電パネルと太陽光線軌跡を示す図である。 従来技術によるプリズム型光学素子の斜視図を示す図である。 従来技術によるプリズム型光学素子の側面図を示す図である。 従来技術によるプリズム型光学素子の上面図を示す図である。 従来技術によるプリズム型光学素子の斜視図を示す図である。 従来技術によるプリズム型光学素子の側面図を示す図である。 従来技術によるプリズム型光学素子の上面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。 従来技術による光学層の斜視図を示す図である。 従来技術による光学層の側面図を示す図である。 従来技術による光学層の他の側面図を示す図である。 従来技術による光学層の上面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の他の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の他の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の平面図を示す図である。 参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。 本発明の太陽光発電モジュールの断面図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の他の側面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の平面図を示す図である。 本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層の用いるプリズム型光学素子の他の例を示す図である。 図７～図９、および、図２８～図３１に示す、従来技術による光学層を光が透過する様子を示す図である。 図１０～図１２に示す、参考例における光学層を光が透過する様子を示す図である。 図１３～図１５に示す本発明の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。 図１６～図１８に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。 図１９～図２１に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。 図２２～図２４に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。 図２５～図２７に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。 図３２～図３５に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。 図３６～図３９に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。 図４０～図４３に示す本発明の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。 図４４～図４６に示す参考例における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。
　本発明による調光型太陽光発電パネルの好ましい形態を図を引用しつつ以下に説明を行う。
　図１は、従来技術による傾斜したパネル面を持つ太陽光発電パネルＰと日内での太陽光線軌跡を説明する斜視図である。特に本図面における太陽Ｔｓの南中高度は高く示されており、本図面は、夏期での太陽Ｔｓの移動軌跡を示す斜視図である。
　図１に示すように、太陽光発電パネルは、パネル面Ｐが、南（Ｓ）に向けられて設置されており、さらに、太陽光発電パネルは、パネルの中心点ｏから鉛直線方向Ｖに対して傾斜されて設置されている。パネル面Ｐを傾斜することにより太陽光指向性が改善されている。しかしながら、東（Ｅ）から昇った太陽Ｔが南中位置を通過して西（Ｗ）に没するまで、パネル面Ｐと太陽光線の入射角度は常に変化を続け、したがって、発電効率は南中位置を最大として常に変化している。
　この従来技術による傾斜したパネル面を持つ太陽光発電パネルＰは、過大な入射角において、太陽光線がパネル表面で反射してパネル内部の太陽電池セルに到達することが出来ないために、発電効率が著しく低下すると言う問題がある。
　このような問題点は、プリズム型の光学層が無い場合は特に深刻である。
　図２は、やはり従来技術による傾斜したパネル面を持つ太陽光発電パネルＰと日間での太陽光線軌跡を説明する斜視図である。特に本図面における太陽Ｔｗの南中高度は低く示されており、本図面は、冬期間での太陽の移動軌跡を示す斜視図である。
　図２においても図１と同様に、東（Ｅ）から昇った太陽Ｔｗが南中位置を通過して西（Ｗ）に没するまで、パネル面Ｐと太陽光線の入射角度は常に変化を続け、したがって、発電効率は南中位置を最大として常に変化している。
　冬季においては南中高度が低いために入射角度が大きくなり、夏季に比べて過大な入射角が発生しやすく、太陽光線はパネル表面で反射してパネル内部の太陽電池セルに到達することが困難になる。このために、従来技術による傾斜したパネル面を持つ太陽光発電パネルＰは、発電効率は著しく低下すると言う問題がある。
　図３は、従来技術による傾斜したパネル面を持つ太陽光発電パネルＰと冬季の太陽Ｔｗと夏季での太陽Ｔｓの南中高度とパネル入射角の関係を説明する側面図である。図３に示す様に、冬季における太陽Ｔの南中高度は低く、夏季においては高い。
　冬季と夏季の発電効率を均等化するためには、パネルの傾斜角度は、冬季と夏季における南中位置の太陽角度の平均を採用することが出来る。しかしながらこのようなパネル傾斜角の採用は冬季、夏季のいずれにおいても変換効率を犠牲にする。
　図４は、従来技術による傾斜したパネル面を持つ太陽光発電パネルＰと日内での太陽光線軌跡を説明する側面図である。
　図４に示すように、夜明けにおいて東（Ｅ）から昇った太陽Ｔが南中位置を通過して西（Ｗ）に没するまで、パネル面Ｐと太陽光線の入射角度は常に変化を続ける。従って、発電効率は南中位置を最大として常に変化している。
　図５は、本発明による略鉛直に設置されたパネル面を持つ太陽光発電パネルＰと、夏期と冬季における日間および日内の太陽Ｔｓ、Ｔｗの位置と、日内の太陽光線軌跡とを説明する斜視図である。本発明による太陽光発電パネルは、鉛直に設置されているために従来の傾斜して設置された公知の太陽光発電パネルに比較して設置面積が少なくてすむと言う利点を有している。
　また、従来公知の太陽発電パネルＰにおいては、平地面、屋根面などに設置場所が限定されているのに対して、本発明における太陽光発電パネルは壁面、フェンス、標識などの垂直面にも設置することが可能であり設置可能な範囲を広げることが可能である。
　図６は、本発明による略鉛直に設置されたパネル面を持つ太陽光発電パネルＰと冬季と夏季での太陽Ｔの南中高度とパネル入射角の関係を説明する側面図である。
　図６に示すように、本発明の略鉛直に設置されたパネル面を持つ太陽光発電パネルＰにおいては、パネル面に対する入射角度は、冬季、夏季のいずれの場合にも大きくなり、かつ、冬季と夏季の均一化をパネルの傾斜角度で達成することは出来ない。
　本発明において上述のような入射角の問題点は、太陽発電モジュールの前面に設置された光学層に設置された光学素子のもつ光学軸を太陽Ｔｓ、Ｔｗの入射軸方向に傾斜することによって改善することが出来る。
　　プリズム軸の傾斜角度は、従来公知の傾斜設置パネルＰの場合と同じように、冬季と夏季の発電効率を均等化するため、冬季と夏季における南中位置の太陽角度の平均を採用することが好ましい。
　　なお、本発明におけるプリズム軸とは素子を形成する側面から互いに等しい距離にある中心軸として定義される。
　　図７、図８、および、図９は、従来技術における光学層である。具体的には、図７は、従来技術の光学層の斜視図を示す図であり、図８は、従来技術における光学層の側面図を示す図であり、図１２は、従来技術における光学層の上面図を示す図である。図７～図９に示すように、光学層の入射面１１には、線形プリズムで構成されたプリズム型光学素子が多数形成されている。このプリズム型光学素子は、入射面１１に設置された互いに隣り合う複数のプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１上にあり、プリズム型光学素子のプリズム軸７は、光学素子の頂点から該共有平面に下した垂線に対し一致している。
　　尚、図７に示す線形プリズムの場合、光学素子の頂点の集合により直線が形成されている。
　　図１０、図１１、図１２は、従来技術による光学層である。具体的には、図１０は、従来技術によるプリズム型光学素子の斜視図を示す図であり、図１１は、従来技術によるプリズム型光学素子の側面図を示す図であり、図１２は、従来技術によるプリズム型光学素子の上面図を示す図である。図１０～図１２に示すように、本参考例における調光型太陽光発電モジュール用光学層は、プリズム型光学素子が入射面１１および出射面１２の両方に多数形成されている。そして、このプリズム型光学素子は、線形プリズムで構成されている。また、それぞれのプリズム型光学素子は、入射面１１および出射面１２に形成された互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１、Ｓ２上にあり、それぞれのプリズム型光学素子のプリズム軸７は、共有平面に下した垂線に対し一致している。
　　このように入射面１１および出射面１２の両方にプリズム型光学素子が複数設置されている場合、入射面１１および出射面１２のプリズム型光学素子の位相が図のようにそろっていることが、光の入射効率を最大にするために好ましい。
　　図１３、図１４、図１５は、本発明における実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層である。具体的には、図１３は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図１４は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図１５は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図１３～図１５に示すように、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層は、プリズム型光学素子が入射面１１にのみ多数形成され、出射面１２が平面とされている。また、このプリズム型光学素子は、入射面１１に形成された互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１上にある。そして、プリズム型光学素子の一部のプリズム軸７は、共有平面Ｓ１に垂直な面１３に対して、一方の方向に傾き、プリズム型光学素子の他の少なくとも一部のプリズム軸７’は、他方の方向に傾きいている。本実施形態においては、互いに隣り合う１対のプリズム型光学素子のそれぞれのプリズム軸７、７が互いに異なる方向に傾斜している。
　このような図１３～図１５に示す調光型太陽光発電モジュール用光学層のように、プリズム軸の傾斜方向が分けられたプリズム型光学素子群を用いることは、太陽光指向性の改善を達成する上で好ましい。具体的には、プリズム軸の傾斜方向が振り分けられたそれそれの方向を東西に向けることにより、太陽が移動しても長時間集光を行うことができる。
　　特に太陽光が東西いずれの位置にあるときにも受光効率を改善するためには、プリズム型光学素子のプリズム軸が搭載された調光型太陽光発電パネルを真南に向けた時に東西方向に－４０～－５°及び／又は＋５～＋４０°相対する方向に傾斜した対称形の光学素子を一対として設置することが好ましい。
　　また、図１４において、共有平面Ｓ１に対し線形プリズムの凹部の高さは、２水準あり一致しない。このように凹部の高さが一致しないプリズム型光学素子群は、プリズム型光学素子の相対する各面の面積を近づけることで、光学収率が向上した調光型太陽光発電モジュール用光学層が得られるという利点がある。
　　図１６、図１７、図１８は、本発明における他の実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層である。具体的には、図１６は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図１７は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図１８は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図１６～図１８に示すように、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１および出射面１２には線形プリズムで構成されたプリズム型光学素子が多数設置されている。また、本実施形態においては、調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子とが、同一の形状とされている。そして、入射面１１および出射面１２に設置されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１、Ｓ２上にある。そして、入射面１１に形成されているプリズム型光学素子の一部におけるプリズム軸７は、共有平面Ｓ１に垂直な面１３に対して、一方の方向に傾斜し、プリズム型光学素子の他の少なくとも一部のプリズム軸７’は、他方の方向に傾斜している。同様に出射面１２に形成されているプリズム型光学素子の一部におけるプリズム軸８は、共有平面Ｓ２に垂直な面１４に対して、一方の方向に傾斜し、プリズム型光学素子の他の少なくとも一部のプリズム軸８’は、他方の方向に傾斜している。本実施形態においては、入射面１１に形成されている互いに隣り合う１対のプリズム型光学素子のそれぞれのプリズム軸７、７’が互いに異なる方向に傾斜しており、出射面１２に形成されている互いに隣り合う１対のプリズム型光学素子のそれぞれのプリズム軸８、８’が互いに異なる方向に傾斜している。
　また、本実施形態において、調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子の位相は一致している。別言すれば、調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子とが、入射面１１と出射面１２とで対称の形状となっている。
　　図１９、図２０、図２１は、本発明における他の実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層である。具体的には、図１９は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図２０は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図２１は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図１９～図２１に示すように、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層は、線形プリズムで構成されたプリズム型光学素子が入射面１１にのみ多数形成され、出射面１２が平面とされている。また、入射面１１に形成されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１上にある。そして、プリズム型光学素子の一部のプリズム軸７は、共有平面Ｓ１に垂直な面１３に対して、一方の方向に傾斜し、プリズム型光学素子の他の少なくとも一部のプリズム軸７’は、他方の方向に傾きいている。本実施形態においては、互いに隣り合う１対のプリズム型光学素子のそれぞれのプリズム軸７、７’が互いに異なる方向に傾斜している。
　　なお、図２０において、共有平面Ｓ１に対し線形プリズムの凹部の高さは一致する。このように凹部の高さが一致する光学素子群は、調光型太陽光発電モジュール用光学層を薄くすることができ、例えばコスト面や光の透過量を向上させるという利点がある。
　　図２２、図２３、図２４は、本発明における他の実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層である。具体的には、図２２は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図２３は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図２４は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図２２～図２４に示すように、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層は、入射面１１および出射面１２に線形プリズムで構成されたプリズム型光学素子が多数形成されている。また、本実施形態においては、調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子とが、同一の形状とされている。そして、入射面１１および出射面１２に設置されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１、Ｓ２上にある。また、入射面１１に形成されているプリズム型光学素子の一部のプリズム軸７は、共有平面Ｓ１に垂直な面１３に対して、一方の方向に傾斜し、プリズム型光学素子の他の少なくとも一部のプリズム軸７’は、他方の方向に傾きいている。同様に出射面１２に形成されているプリズム型光学素子の一部におけるプリズム軸８は、共有平面Ｓ２に垂直な面１４に対して、一方の方向に傾斜し、プリズム型光学素子の他の少なくとも一部のプリズム軸８’は、他方の方向に傾斜している。本実施形態においては、入射面１１に形成されている互いに隣り合う１対のプリズム型光学素子のそれぞれのプリズム軸７、７’が互いに異なる方向に傾斜しており、出射面１２に形成されている互いに隣り合う１対のプリズム型光学素子のそれぞれのプリズム軸８、８’が互いに異なる方向に傾斜している。
　また、本実施形態において、調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子の位相は一致している。本実施形態においては、上述の様に入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子とが、同一の形状とされているため、調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子とが、入射面１１と出射面１２とで対称の形状となっている。
　　図２５、図２６、図２７は、本発明における他の実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層である。具体的には、図２５は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図２６は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図２７は、本実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図２５～図２７に示すように、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層は、入射面１１および出射面１２に線形プリズムで構成されたプリズム型光学素子が多数形成されている。また、本実施形態においては、調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子とが、異なる形状とされている。そして、入射面１１および出射面１２に設置されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１、Ｓ２上にある。また、入射面１１に形成されるプリズム型光学素子の一部のプリズム軸７は、共有平面Ｓ１に垂直な面１３に対して一方の方向に傾斜し、プリズム型光学素子の他の少なくとも一部のプリズム軸７’は、他方の方向に傾きいている。本実施形態においては、互いに隣り合う１対のプリズム型光学素子のそれぞれのプリズム軸７、７’が互いに異なる方向に傾斜している。一方、出射面１２に形成されているプリズム型光学素子のプリズム軸８は、光学素子の頂点から共有平面Ｓ２に下した垂線１４に対し一致している。
　また、本実施形態において、調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子とが、異なる形状であるが、入射面１１に形成された多数のプリズム型光学素子と、出射面１２に形成された多数のプリズム型光学素子の位相は一致している。
　　図２８、図２９、図３０、図３１は、従来技術による光学層である。具体的には、図２８は、この従来技術による太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図２９は、この従来技術による太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図３０は、この従来技術による太陽光発電モジュール用光学層の他の側面図を示す図であり、図３１は、この従来技術による太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図２８～図３１に示すように、光学層の入射面１１には四角錐型プリズムで構成されたプリズム型素子が多数形成されており、出射面１２が平面とされている。また、入射面１１に設置されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１上にある。そして、入射面１１に形成されるそれぞれのプリズム型光学素子のプリズム軸は、それぞれのプリズム型光学素子の頂点から共有平面Ｓ１に下した垂線に対し一致している。
　　図３２、図３３、図３５は、本発明における他の実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層である。具体的には、図３２は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図３３は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図３４は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の他の側面図を示す図であり、図３５は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図３２～図３５に示すように、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１には四角錐型プリズムで構成されたプリズム型素子が多数形成されており、出射面１２が平面とされている。また、入射面１１に設置されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１上にある。そして、入射面１１に形成された一部のプリズム型光学素子のプリズム軸７は、共有平面Ｓ１に垂直な面１３に対して傾斜し、プリズム型光学素子の他の少なくとも一部のプリズム軸７’は、他方の方向に傾斜している。なお、図３４においては、図３３と異なる側面であるため、プリズム軸７、７’が一致して見えている。本実施形態においては、互いに隣り合う１対のプリズム型光学素子のそれぞれのプリズム軸７、７が互いに異なる方向に傾斜している。
　　図３６、図３７、図３８、図３９は、本発明における他の実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層である。図３６は、本参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図３７は、本参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図３８は、本参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の他の側面図を示す図であり、図３５は、本参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図３６～図３９に示すように、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１には四角錐型プリズムで構成されたプリズム型素子が多数形成されており、出射面１２には線形プリズムで構成されたプリズム型素子が多数形成されている。そして、入射面１１に設置されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１上にある。また、入射面１１に形成された一部のプリズム型光学素子のプリズム軸７は、共有平面にＳ１に垂直な面に対して傾斜し、プリズム型光学素子の他の少なくとも一部のプリズム軸７’は、他方の方向に傾斜している。本実施形態においては、互いに隣り合う１対のプリズム型光学素子のそれぞれのプリズム軸７、７’が互いに異なる方向に傾斜している。なお、図３８においては、図３７と異なる側面であるため、プリズム軸７、７’が一致して見えている。一方、出射面１２に形成されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合う素子プリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ２上にあり、出射面１２に形成されたプリズム型光学素子のプリズム軸は、光学素子の頂点から共有平面Ｓ２に下した垂線に対し一致している。
　　図４０、図４１、図４２、図４３は、本発明における他の実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層である。具体的には、図４０は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図４１は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図４２は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の他の側面図を示す図であり、図４３は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図４０～図４３に示すように、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１には、四角錐型プリズムで構成されたプリズム型素子が多数形成されており、出射面は平面とされている。また、入射面１１に設置されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１上にある。そして、図４３に示すようにプリズム型光学素子のプリズム軸７は、共有平面に下した垂線に対し、図４３において、左右および上下に傾斜している。別言すれば、共有平面Ｓ１上にある光学素子は、共有平面Ｓ１に垂直な方向に対して、所定の方向に傾斜しており、かつ、一部のプリズム型光学素子のプリズム軸７は、共有平面Ｓ１に垂直な面に対して、一方側に傾斜しており、他の少なくとも一部のプリズム型光学素子のプリズム軸７’は、共有平面Ｓ１に垂直な面に対して、他方側に傾斜している。
　　図４４、図４５、図４６は、他の参考例における調光型太陽光発電モジュール用光学層である。具体的には、図４４は、本参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図４５は、本参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図４６は、本参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。図４４～図４６に示すように、本参考例の調光型太陽光発電モジュール用光学層の入射面１１には、コーナーキューブ型プリズムで構成されたプリズム型素子が複数形成されており、出射面は平面とされている。また、入射面１１に形成されたプリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面Ｓ１上にある。そして、図４５に示すように、プリズム型光学素子のプリズム軸は、光学素子の頂点から該共有平面に下した垂線に対し、所定の方向に傾斜している。なお、本実施形態において、プリズム型光学素子は、プリズム軸７が所定の方向に複数の角度で傾斜するように形成されていても良い。
　図４７は本発明による太陽光発電パネルを構成する太陽光発電モジュールの断面構成図を示す。
　図４７において１は表面を保護する層であり、通常ガラス板が好ましく用いられる。４は、上述の従来技術における光学層や、参考例や本発明の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を示し、多数の光学素子がその表面に形成されている。本発明の調光型太陽光発電モジュール用光学層が用いられる場合には、プリズム型光学素子の光学軸７は垂直面に対して１０～５０°傾斜されるように設計されている。２および５は表面層１、光学層４および太陽電池セル６を接合する接着剤層である。こうして、調光型太陽光発電モジュール用光学層４と太陽電池セル６は対向している。なお、調光型太陽光発電モジュール用光学層４と太陽電池セル６とは、互いに平行な状態で対向している必要はなく、非平行な状態で対向していても良い。
　また、調光型太陽光発電モジュール用光学層４と表面層１との間には空気層３が設置されていることが光学収率を改善するために好ましい。空気層３を設けるためには接着剤層２を部分的に接合させてカプセル構造にすることが例示できる。
　この調光型太陽光発電パネルは、調光型太陽光発電モジュールを備えており、調光型太陽光発電モジュールに背面を補強するためのアルミニウムなどの金属板、プラスチック板製の背面材、周囲を囲って補強と防水を行う補強フレーム材を適宜設置することが出来る。
　なお、本発明における調光型太陽光発電モジュール用光学層４のプリズム型光学素子は、太陽光発電パネルが正午における太陽の方向（北半球においては南の方向）で設置された状態において、プリズム型光学素子の光学軸が水平方向に対して－４０～４０°傾斜することが出来、さらに、水平方向に対して－４０～－５°および／または＋５～＋４０°傾斜していることがより好ましい。この様に東西方向に光学軸が傾斜した素子を用いれば南方向から外れた方向に設置された太陽光発電パネルであっても太陽光を光学軸に沿って受光し効率的に太陽電池セルに照射させることが出来る。
　図４８～図５１は、本発明における他の実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層である。具体的には、図４８は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の斜視図を示す図であり、図４９は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の側面図を示す図であり、図５０は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の他の側面図を示す図であり、図５１は、本実施形態の調光型太陽光発電モジュール用光学層の上面図を示す図である。この調光型太陽光発電モジュール用光学層におけるプリズム型光学素子は、図４８に示す様に、図４４に示されるプリズム型光学素子と同様にして、３つの互に直角な側面（ａ面，ｂ面，および，ｃ面）より構成されるいわゆるキューブコーナー素子によって構成される。本実施形態においては、プリズム型光学素子は図においてＬとＲで示される左右に傾斜する一対の２種類の光学素子が組み合わされている。Ｌと示される素子は光学軸が図面左方向に傾斜されており、Ｒと示される素子は右方向に傾斜されている。
　また、図４ａ～図５１７に示すプリズム型光学素子が形成された調光型太陽光発電モジュール用光学層を用いた太陽光発電パネルＰのパネル面が南方向に向けられている場合には、光学軸が東西方向に対して５～４０°相対する方向に傾斜した対称形のプリズム型光学素子を一対として形成されている。このために、日内差で太陽光の入射角度が変化しても、入射光を光学軸に沿って受光し効率的に太陽電池セルに照射させることが出来る。
　さらに図４８～図５１に示される光学素子を構成する３つの互いに直角な側面（ａ面，ｂ面，および，ｃ面）の内、ａ面とｂ面はｃ面に比較して小さな面を持っている。その結果、図４５と図４６に示される調光型太陽光発電モジュール用光学層と同様に、図４７におけるプリズム型光学素子の光学軸は、プリズム型光学素子の頂点群で定義される平面に平行な基準平面に対して垂直ではなく、図面手前の方向（ａ面とｂ面の方向）に傾斜している。
　図５２は、本発明による太陽子発電パネルＰに用いることが出来る他の実施形態の光学素子の斜視図を示す。図５２におけるプリズム型光学素子は、いわゆる所謂四角錘型プリズムと呼ばれ、図示されたプリズム型光学素子は、基準平面に対して垂直な光学軸を有しているように描かれているが、実際は、光学軸が図９に示された光学素子のように鉛直線に対して１０～５０°傾斜されている。そして、図４７に示す太陽光発電モジュールを備えた調光型太陽光発電パネルに適用される場合には、さらに、東西方向に対して５～４０°相対する方向に傾斜した対称形の光学素子を一対として形成されていることが好ましい。
　次に光学層を光が透過する様子について説明する。
　図５３は、図７～図９、および、図２８～図３１に示す、従来技術による光学層を光が透過する様子を示す図である。図５３に示すように、光学層に対して垂直に入射する光は、光学層に対して傾斜して出射する傾向にある。また、光学層に垂直な方向に対して、比較的小さな角度θ１で入射する光は、光学層に垂直な方向に対して角度θ１よりも大きな角度で出射する傾向にある。さらに、光学層に垂直な方向に対して、比較的大きな角度θ２で入射する光は、出射面において前反射を起こして出射されない場合がある。従って、このような光学層を図４７に示す光発電モジュールに適用すると、太陽電池セルに対する光の入射光率が悪い。
　図５４は、図１０～図１２に示す、従来技術における光学層を光が透過する様子を示す図である。図５４に示すように、光学層に対して垂直な方向に入射する光は、光学層に対して垂直な方向に出射される傾向にある。また、光学層に垂直な方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光、及び、光学層に垂直な方向に対して比較的大きな角度θ２で入射する光は、共に入射する光と平行な方向に出射される傾向にある。従って、このような光学層を図４７に示す光発電モジュールに適用しても、太陽電池セルに対する光の入射光率は向上しない傾向にある。
　図５５は、図１３～図１５に示す本発明の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。図５５に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向に入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向から多少傾斜し、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して角度θ１よりも大きな角度で出射する。しかし、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的大きな角度θ２で入射する光は、出射面から出射することができる。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して大きな角度を有する光が入射する場合においても、太陽電池セルに対して入射する光の効率を改善でき、太陽の移動に伴う太陽光の入射角度が変化する場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　図５６は、図１６～図１８に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。図５６に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向に入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向から多少傾斜し、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して角度θ１よりも大きな角度で出射する。しかし、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的大きな角度θ２で入射する光は、出射面から出射することができる。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して大きな角度を有する光が入射する場合においても、太陽電池セルに対して入射する光の効率を改善でき、太陽の移動に伴う太陽光の入射角度が変化する場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　図５７は、図１９～図２１に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。図５７に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向に入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向から多少傾斜し、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して角度θ１よりも大きな角度で出射する。しかし、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的大きな角度θ２で入射する光は、出射面から出射することができる。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して大きな角度を有する光が入射する場合においても、太陽電池セルに対して入射する光の効率を改善でき、太陽の移動に伴う太陽光の入射角度が変化する場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　図５８は、図２２～図２４に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。図５８に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向に入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向から多少傾斜し、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して角度θ１よりも大きな角度で出射する。しかし、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的大きな角度θ２で入射する光は、出射面から出射することができる。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して大きな角度を有する光が入射する場合においても、太陽電池セルに対して入射する光の効率を改善でき、太陽の移動に伴う太陽光の入射角度が変化する場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　図５９は、図２５～図２７に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。図５９に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向に入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して略垂直な方向から出射される。また、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して角度θ１よりも大きな角度で出射する。しかし、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的大きな角度θ２で入射する光は、出射面から出射することができる。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して大きな角度を有する光が入射する場合においても、太陽電池セルに対して入射する光の効率を改善でき、さらに、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して角度をもって入射する光の出射方向を改善することができる。従って、太陽の移動に伴う太陽光の入射角度が変化する場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　図６０は、図３２～図３５に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。図６０に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向に入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向から多少傾斜するものの、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光、及び、比較的大きな角度θ２で入射する光は、出射する角度が、角度θ１、θ２よりも改善されて、共に出射面から出射することができる。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して大きな角度を有する光が入射する場合においても、太陽電池セルに対して入射する光の効率を改善でき、太陽の移動に伴う太陽光の入射角度が変化する場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　図６１は、図３６～図３９に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。図６１に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向に入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して略垂直な方向から出射され、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光、及び、比較的大きな角度θ２で入射する光は、それぞれ入射する際の角度θ１、θ２よりも、垂直に近い角度で出射面から出射される。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して大きな角度を有する光が入射する場合においても、太陽電池セルに対して入射する光の効率を改善でき、さらに、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して角度をもって入射する光の出射方向を改善することができる。従って、太陽の移動に伴う太陽光の入射角度が変化する場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　図６２は、図４０～図４３に示す本発明の他の実施形態における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。図６２に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向に入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向から多少傾斜するものの、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光、及び、比較的大きな角度θ２で入射する光は、それぞれ入射する際の角度θ１、θ２よりも、垂直に近い角度で出射面から出射される。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、調光型太陽光発電モジュール用光学層に垂直な方向に対して大きな角度を有する光が入射する場合においても、太陽電池セルに対して入射する光の効率を改善でき、太陽の移動に伴う太陽光の入射角度が変化する場合においても、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　図６３は、図４４～図４６に示す参考例における調光型太陽光発電モジュール用光学層を光が透過する様子を示す図である。図６３に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向に入射する光は、調光型太陽光発電モジュール用光学層に対して垂直な方向から多少傾斜する。しかし、調光型太陽光発電モジュール用光学層のプリズム型光学素子が傾斜されにされた所定の方向に対して比較的小さな角度θ１で入射する光、及び、比較的大きな角度θ２で入射する光は、それぞれ入射する際の角度θ１、θ２よりも、垂直に近い角度で出射面から出射される。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、プリズム型光学素子が傾斜されにされた所定の方向から入射する太陽光に対して、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。よって、この調光型太陽光発電モジュール用光学層を用いた太太陽電池パネルは、このプリズム型光学素子が傾けられて方向を上側になるように設置されることにより、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　なお、図６２において示さなかったが、図４３に示す側面図において、光が透過する様子を示すと、図６３に示すように、調光型太陽光発電モジュール用光学層のプリズム型光学素子が傾斜されにされた所定の方向に対して比較的小さな角度で入射する光、及び、比較的大きな角度で入射する光は、共に出射面から出射することができる。従って、このような調光型太陽光発電モジュール用光学層を図４７に示す太陽光発電モジュールに適用することにより、プリズム型光学素子が傾斜されにされた所定の方向から入射する太陽光に対して、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。よって、この調光型太陽光発電モジュール用光学層を用いた太太陽電池パネルは、このプリズム型光学素子が傾けられて方向を上側になるように設置されることにより、優れた太陽光指向性を有するものとすることができる。
　本発明は、調光型太陽光発電パネルおよび同装置に好ましく用いられる調光型太陽光発電モジュールの技術に関し、より具体的には調光型太陽電池モジュールを構成する調光光学層に関する。
　さらに詳しくは、調光型の太陽光発電パネルであって、改善された太陽光指向性、設置面積改善性を有する調光型太陽光発電パネルに関する。
　さらにまた、太陽光発電パネル中で原料コスト比率の大きな太陽電池セルの使用量を削減できる調光型太陽光発電パネルに関する。
　１・・・表面層
　２、５・・・接着剤層
　３・・・空気層
　４・・・光学素子層（調光型太陽光発電モジュール用光学層）
　６・・・太陽電池セル
　７、７’・・・プリズム軸
　８、８’ ・・・プリズム軸
　１１・・・入射面
　１２・・・出射面
　１３、１４・・・共有平面に垂直な方向
　Ｐ・・・太陽光発電パネル
　Ｓ１、Ｓ２・・・共有平面

Claims (19)

  1. 　入射面及び出射面を有し、光を電気エネルギーに変換する太陽電池セルに対向して配置される調光型太陽光発電モジュール用光学層であって、
    　該入射面および該出射面の少なくとも一方に多数のプリズム型光学素子が形成されており、
    　それぞれの該プリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面上にあり、
    　一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾斜しており、他の少なくとも一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾斜している
    ことを特徴とする調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  2. 　該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾いている該プリズム型光学素子と、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾いている該プリズム型光学素子とが、該共有平面に垂直な面に対して、対称な形状をしていることを特徴とする請求項１に記載の調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  3. 　該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾いている該プリズム型光学素子と、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾いている該プリズム型光学素子とが、互いに隣接していることを特徴とする請求項１または２に記載の調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  4. 　該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾いている該プリズム型光学素子と、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾いている該プリズム型光学素子とで対をなしており、該プリズム軸が２対以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の調光型太陽光発電パネル用光学層。
  5. 　該プリズム型光学素子が、線形プリズム、三角錐型プリズム、四角錐型プリズム、キューブコーナー型プリズムのいずれか、もしくはその組み合わせであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  6. 　該プリズム型光学素子の全ての底辺が、該共有平面上に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  7. 　該プリズム型光学素子の底辺の一部が、該共有平面上に形成されていないことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の調光型調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  8. 　該プリズム型光学素子は、該入射面および該出射面の両面に形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  9. 　該入射面に形成される該プリズム型光学素子と該出射面に形成される該プリズム型光学素子とが、互いに同一形状であり、かつ、該入射面と該出射面とにおいて該プリズム型光学素子の位相が一致するように形成されていることを特徴とする請求項８に記載の調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  10. 　該入射面に形成された該プリズム型光学素子のプリズム軸と、該出射面に形成された該プリズム型光学素子のプリズム軸とが異なる形状とされていることを特徴とする請求項８に記載の調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  11. 　該プリズム型光学素子は、該入射面および該出射面の一方の面のみに形成され、他方の面は平面とされることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  12. 　ガラス、または、透明樹脂、または、これらの積層体から成ることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の調光型太陽光発電モジュール用光学層。
  13. 　光を電気エネルギーに変換する太陽電池セルと、
    　入射面及び出射面を有し、該太陽電池セルに対向して配置される調光型太陽光発電モジュール用光学層と、
    を備え、
    　調光型太陽光発電モジュール用光学層は、
    　該入射面および該出射面の少なくとも一方に多数のプリズム型光学素子が形成されており、
    　それぞれの該プリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面上にあり、
    　一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾斜しており、他の少なくとも一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾斜している
    ことを特徴とする調光型太陽電池モジュール。
  14. 　光を電気エネルギーに変換する太陽電池セルと、入射面及び出射面を有し、該太陽電池セルに対向して配置される調光型太陽光発電モジュール用光学層とを備える調光型太陽光発電モジュール
    を備える調光型太陽電池パネルであって、
    　調光型太陽光発電モジュール用光学層は、
    　該入射面および該出射面の少なくとも一方に多数のプリズム型光学素子が形成されており、
    　それぞれの該プリズム型光学素子は、互いに隣り合うプリズム型光学素子で共有する共有底辺により定義される共有平面上にあり、
    　一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、一方側に傾斜しており、他の少なくとも一部の該プリズム型光学素子のプリズム軸は、該共有平面に垂直な面に対して、他方側に傾斜している
    ことを特徴とする調光型太陽電池パネル。
  15. 　該調光型太陽光発電モジュール用光学層の該入射面が、正午における太陽の方向を向いて設置されることを特徴とする請求項１４に記載の調光型太陽電池パネル。
  16. 　該プリズム軸が、水平方向に対して－４０°～＋４０°傾斜していることを特徴とする請求項１５に記載の調光型太陽光発電パネル。
  17. 　該プリズム軸が、水平方向に対して－４０～－５°および／または＋５～＋４０°傾斜していることを特徴とする請求項１６に記載の調光型太陽光発電パネル。
  18. 　調光型太陽光発電モジュール用光学層の該入射面が鉛直方向に対して０～２０°傾斜していることを特徴とすることを特徴とする請求項１６または１７に記載の調光型太陽光発電パネル。
  19. 　設置された状態における該プリズム軸が、鉛直方向に対して、＋１０～＋５０°傾斜していることを特徴とする請求項１６または１７に記載の調光型太陽光発電パネル。
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