WO2012077661A1 - 太陽光発電装置 - Google Patents

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WO2012077661A1
WO2012077661A1 PCT/JP2011/078142 JP2011078142W WO2012077661A1 WO 2012077661 A1 WO2012077661 A1 WO 2012077661A1 JP 2011078142 W JP2011078142 W JP 2011078142W WO 2012077661 A1 WO2012077661 A1 WO 2012077661A1
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WO
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light guide
light
amount
main surface
power generation
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Application number
PCT/JP2011/078142
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English (en)
French (fr)
Inventor
恭子 東田
内田　秀樹
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/02—Mechanical actuation
    • G08B13/14—Mechanical actuation by lifting or attempted removal of hand-portable articles
    • G08B13/1409—Mechanical actuation by lifting or attempted removal of hand-portable articles for removal detection of electrical appliances by detecting their physical disconnection from an electrical system, e.g. using a switch incorporated in the plug connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • 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 a solar power generation device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-272713 filed in Japan on December 7, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Conventional solar power generation apparatuses generally have a form in which a plurality of solar cell panels are spread over the entire surface facing the sun.
  • a solar power generation apparatus in which a gantry is installed on the roof of a building and a plurality of solar battery panels are spread on the gantry is known.
  • a solar cell panel is made of an opaque semiconductor and cannot be stacked. Therefore, in a solar power generation device, a large-area solar cell panel is required to ensure the amount of power.
  • the photovoltaic power generation apparatus must be installed in a limited place such as a roof, and there is a limit to the amount of power that can be obtained.
  • This window surface solar cell power generation system includes an absorption-light-emitting plate and a solar cell in which phosphors are dispersed, and the window frame is formed by attaching the solar cell to a side surface perpendicular to the light-receiving surface of the absorption-light-emitting plate. It is configured.
  • the internal phosphor is excited by sunlight incident on the light absorption-light emitting plate, and the solar cell is irradiated with radiation light from the phosphor to generate power.
  • Patent Document 1 is defenseless against an intruder who tries to break in by breaking the window glass from the outside, and has a low crime prevention property.
  • This invention was made in order to solve said subject, Comprising: It aims at provision of the solar power generation device which can aim at the improvement of crime prevention.
  • a photovoltaic power generation apparatus emits light incident from a main surface to an end surface, and is emitted from the end surface of the light guide.
  • a solar cell element that receives the received light to generate a current
  • an ammeter that detects the amount of the current
  • an alarm device that issues an alarm based on a change in the amount of current detected by the ammeter.
  • the light guide includes a first main surface, a second main surface, and end surfaces in contact with the first main surface and the second main surface. And propagating light between the first main surface and the second main surface to be emitted from the end surface, and incident on the second main surface side of the light guide from the first main surface.
  • a reflecting surface that reflects the reflected light and changes the traveling direction of the light
  • a transmitting surface that transmits the light incident from the first main surface and emits the light to the outside.
  • the solar power generation device by one aspect
  • the light guide includes a phosphor that emits fluorescence when excited by light incident from the main surface, and the solar cell element includes the fluorescence You may make it generate electric power by receiving the fluorescence inject
  • the solar power generation device includes a detection unit that detects the amount of current detected by the ammeter at predetermined time intervals, and the amount of current detected by the detection unit. And a determination unit that determines whether or not is greater than or equal to a threshold value, wherein the alarm device has an amount of current at the predetermined time less than the threshold value based on a determination result of the determination unit. An alarm may be issued when it is determined that there is.
  • the solar power generation device includes a detection unit that detects the amount of current detected by the ammeter at predetermined time intervals, and the amount of current detected by the detection unit. And a determination unit that determines whether or not is greater than or equal to a threshold value, wherein the detection unit detects a rate of change per unit time of the amount of current detected by the ammeter at predetermined time intervals. The determination unit determines whether the change rate detected by the detection unit is greater than or equal to a threshold value, and the warning device determines whether the change rate is based on a determination result of the determination unit. An alarm may be issued when it is determined that the threshold value is exceeded.
  • the solar power generation device further includes an invisible light illumination device that emits invisible light toward the light guide, and the solar cell element performs at least power generation by sunlight.
  • the invisible light emitted from the end face of the light guide may be received to generate power.
  • the solar power generation device may further include a storage battery that stores a current generated by the solar cell element.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solar power generation device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar power generation device 1 (the light guide 2 and the solar cell element 3 portion) taken along the line AA ′ of FIG.
  • the solar power generation device 1 includes a light guide 2, a solar cell element 3, a window frame 4, a storage battery 5, an ammeter 6, and an alarm device 7. , Is composed of.
  • a window frame 4 having a substantially rectangular planar shape is attached so as to surround the light guide 2, the solar cell element 3, and the storage battery 5.
  • a solar power generation device installed on the roof of a building has been conventionally known.
  • the solar power generation device 1 is incorporated into a window of a building to irradiate the window with sunlight L. When it is done, solar power is generated.
  • the solar power generation apparatus 1 is good also as a form which can be incorporated not only in the window of a building but in the window of a motor vehicle, for example.
  • the solar power generation device 1 guides light L 1, L 2, L 3 taken from the light guide 2 to the solar cell element 3, performs photoelectric conversion in the solar cell element 3, and generates electric energy (current). Take out.
  • the surface on the side opposite to the surface on which the reflection surface T 1, the transmission surface T 2 , and the transmission surface F are formed allows light L (L 1, L 2, L 3) to enter. It becomes.
  • a plane transmission surface F is formed is placed to face the interior side .
  • the reflecting surface T 1 and transmission plane T 2 the surface opposite the transmission surface F is formed faces, placed to face the weather side.
  • the constituent material of the light guide 2 for example, an organic material or an inorganic material having high transparency such as acrylic resin, polycarbonate resin, or glass can be used.
  • the light guide 2 has a function as a window in addition to a function of propagating incident light therein and guiding it to the solar cell element 3.
  • a surface on which light is incident (a surface parallel to the xy plane in FIG. 1) is referred to as a first main surface 2 a.
  • a surface intersecting the first main surface 2a and the second main surface 2b and emitting light (a surface parallel to the xz plane in FIG. 1) is referred to as an end surface 2c.
  • the light guide 2 and the solar cell element 3 are disposed adjacent to each other so that the end surface 2 c of the light guide 2 and the light receiving surface 3 a of the solar cell element 3 face each other.
  • the light guide body 2 and the solar cell element 3 may be directly fixed by an optical adhesive or the like, or are not directly fixed, and the position is fixed by being accommodated in the window frame 4. May be.
  • the solar cell element 3 is disposed along the end face 2 c of the light guide 2, that is, along one side extending in the short direction of the light guide 2 (x-axis direction in FIG. 2).
  • the installation position of the solar cell element 3 is not limited to this position.
  • the solar cell element 3 may be installed on one side extending in the longitudinal direction of the light guide 2 (y-axis direction in FIG. 2).
  • the planar shape of the groove constituting the reflective surface T 1 and transmission plane T 2 will be described later it will also vary accordingly.
  • the light guide 2 is formed of acrylic resin as an example.
  • the dimension of the light guide 2 is, for example, the dimension of one side of the rectangular short direction (the x-axis direction in FIG. 1) that becomes the first main surface 2a and the second main surface 2b is 1 m, and the longitudinal direction.
  • the dimension of one side (in the y-axis direction in FIG. 1) is 2 m, and the thickness (dimension in the z-axis direction in FIG. 2) is 10 mm.
  • the second main surface 2b of the light guide 2 reflects the light L1 incident from the first main surface 2a to change the traveling direction of the light toward the end surface 2c. 1 , a transmission surface T 2 through which light L 2 and L 3 incident from the first main surface 2 a is transmitted and emitted to the outside, and a transmission surface F are provided.
  • the shape of the second main surface 2b of the light guide 2 is constituted by a groove 2A of the triangular plurality of cross-sectional shape formed by the reflecting surface T 1 and the transmissive surface T 2.
  • the light L1, L2, L3 incident from various places on the first main surface 2a propagates in the light guide 2 so as to be focused on the place where the solar cell element 3 is disposed on the end face 2c. .
  • the shape of the second main surface 2b of the light guide 2 is formed by a method such as resin injection molding using a mold having a convex shape obtained by inverting the shape of the groove 2A. Has been. Or you may form the shape of the 2nd main surface 2b of the light guide 2 by cutting the 2nd main surface 2b of the light guide 2 originally flat, for example.
  • the plurality of grooves 2A are formed apart from each other. Further, as shown in FIG. 2, the region between the two adjacent grooves 2A in the second main surface 2b of the light guide 2 is a flat surface F, that is, a surface parallel to the first main surface 2a. ing. In other words, the portion of the flat surface F between the two adjacent grooves 2A functions as a transmission surface that transmits the light L3 incident from the first main surface 2a and emits the light L3 to the outside.
  • the shape and size of each groove 2A and the interval (pitch) between adjacent grooves 2A are all drawn the same. Thus, the shape and size of each groove 2A and the interval (pitch) between adjacent grooves 2A may all be the same or different.
  • each groove 2A has a triangular cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape of each groove 2A when the light guide 2 is cut along a plane along the yz plane, which is the longitudinal direction thereof. Is an equilateral triangle, not an equilateral triangle or an isosceles triangle. That is, the grooves 2A constituting the shape of the second main surface 2b of the light guide 2 includes the first inclined surface T 1 and a second inclined surface T 2.
  • First inclined surface T 1 forms a predetermined inclination theta A with respect to the second major surface 2b, the second inclined surface T 2 than the inclination angle theta A of the first inclined surface T 1 with respect to the second main surface 2b A small inclination angle ⁇ B is formed.
  • the first inclined surface T 1 functions as a reflecting surface that reflects (totally reflects) the light L1 incident from the first main surface 2a
  • the second inclined surface T 2 is It functions as a transmission surface that transmits the light L2 incident from the first main surface 2a.
  • the first inclined surface T 1 of the groove 2A constituting the shape of the second main surface 2b of the light guide 2 is a reflecting surface for changing the traveling direction of light in a direction toward the end face 2c Become.
  • the flat surface F other than the second inclined surfaces T 2 and the groove 2A of the groove 2A is a transmission surface for transmitting light to the outside. Therefore, a part of the light incident on the light guide 2 from the first main surface 2 a is guided to the solar cell element 3 and contributes to power generation, while the rest is emitted from the light guide 2.
  • the light guide 2 when the user views the light guide 2 from the second main surface 2b side (for example, the indoor side), the light guide 2 appears to be substantially transparent, and the first main surface 2a side (for example, the outdoor side) You can see through something.
  • transparent is not limited to a state in which what is on the back side from the front side across the light guide 2 is completely transparent, and a state in which it is possible to recognize what is on the back side can be recognized. It is a concept that includes.
  • the solar cell element 3 a known one can be used.
  • an amorphous silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, a single crystal silicon solar cell, a compound semiconductor solar cell, a dye-sensitized solar cell, or the like can be used. it can.
  • a tandem type (multijunction type) solar cell silicon layer having a different absorption wavelength range) having sensitivity in a wide wavelength range.
  • the shape and size of the solar cell element 3 are not particularly limited as long as the shape and size fit within the end face 2c of the light guide 2.
  • the storage battery 5 is electrically connected to the solar cell element 3 and stores the current generated by the solar cell element 3.
  • the storage battery 5 is installed along the end surface opposite to the end surface 2c of the light guide 2, that is, the end surface opposite to the side where the solar cell element 3 of the light guide 2 is provided.
  • the storage battery 5 may be disposed on the end surface facing the end surface 2c of the light guide 2, or the side on which the solar cell element 3 is provided (the light guide 2 side of the solar cell element 3). It may be arranged on the opposite side.
  • the ammeter 6 is electrically connected to the storage battery 5 and the solar cell element 3.
  • the ammeter 6 is activated by the current stored in the storage battery 5 and detects the amount of current generated by the solar cell element 3.
  • the alarm device 7 is electrically connected to the storage battery 5 and the ammeter 6.
  • the alarm device 7 is activated by the current stored in the storage battery 5 and issues an alarm based on a change in the amount of current detected by the ammeter 6.
  • the amount of current detected by the ammeter 6 changes based on the amount of current generated by the solar cell element 3.
  • the arrangement positions of the ammeter 6 and the alarm device 7 are drawn outside the window frame 4.
  • the ammeter 6 and the alarm device 7 may be arranged outside the window frame 4 or may be arranged inside the window frame 4 as long as they can be accommodated in the window frame 4. good.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between time and current amount when the light guide is normal.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between time and the amount of current when the light guide is abnormal. 3 and 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amount of current detected by the ammeter 6.
  • the amount of current detected by the ammeter 6 is a constant value over time. It becomes.
  • the amount of current detected by the ammeter 6 is divided by the light guide 2. Although it becomes a constant value until it is broken, it rapidly decreases when the light guide 2 is cracked. This is because the light propagation function of the portion where the light guide 2 is cracked is impaired by the light guide 2 being cracked.
  • the alarm device 7 issues an alarm (for example, sound or light). Is issued to warn of an abnormality of the light guide 2.
  • an ammeter 6 that detects the amount of current generated by the solar cell element 3 and an alarm based on a change in the amount of current detected by the ammeter 6.
  • an alarm device 7 to emit. Therefore, it is effective for an intruder or the like who tries to invade by breaking the light guide 2 from the outside. Therefore, it can be used as a window with improved crime prevention.
  • the storage battery 5 which stores the electric power generated by the solar cell element 3 is provided, and the ammeter 6 and the alarm device 7 are operated by the current stored in the storage battery 5. Therefore, it is not necessary to supply power from the outside, and it is not necessary to provide a power supply device independently. Therefore, the use cost and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a photovoltaic power generation apparatus 10 (light guide body 12 and solar cell element 3 portion) according to a modification of the first embodiment.
  • the same components as those in FIG. 2 used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the light incident from the first main surface 2a is reflected on the second main surface 2b of the light guide 2 as shown in FIG.
  • a reflecting surface T 1 that changes the traveling direction of the light to a direction toward the end surface 2 c
  • a transmitting surface T 2 that transmits light incident from the first main surface 2 a and emits the light to the outside
  • a transmitting surface F were provided.
  • the 2nd main surface 12b of the light guide 12 is a flat surface.
  • the light guide 12 is a phosphor that emits fluorescence when excited by light incident from the first main surface 12a (for example, oxides such as Ca, Ba, Mg, Zn, and Cd, sulfides, silicates, It contains a tungsten salt or the like as a main component, and Mn, Ag, Cu, Sb, Pb or the like added as an activator thereto and fired.
  • a constituent material of the light guide 12 for example, a material in which phosphor particles are uniformly dispersed in an acrylic resin can be used.
  • the content of the phosphor particles in the light guide 12 can be appropriately changed as necessary in consideration of the transparency of the light guide 12 and the like.
  • the solar cell element 3 receives the fluorescence emitted from the phosphor and generates electricity.
  • the amorphous silicon solar cell is used when light emission on the low wavelength side is obtained.
  • a polycrystalline silicon solar cell is used.
  • part of the light incident from the first main surface 12a of the light guide 12 is absorbed by the phosphor dispersed inside the light guide 12.
  • the phosphor is excited by incident light and emits light having a spectral component shifted to the longer wavelength side from the incident light in a radial pattern.
  • the light emitted from the phosphor is finally absorbed while it is absorbed by another phosphor to generate new radiated light, or alternately reflected on the first main surface 12a and the second main surface 12b.
  • the solar cell element 3 is focused on the end face 12c.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained such that a solar power generation device capable of improving the crime prevention can be provided.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the solar power generation device 20 of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining a method of determining a current amount.
  • the same components as those in FIG. 1 used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • a detection unit 8 and a determination unit 9 are provided in addition to the basic configuration of the solar power generation device 1 of the first embodiment. I have.
  • the detection unit 8 is electrically connected to the storage battery 5 and the ammeter 6. The detection unit 8 is activated by the current stored in the storage battery 5 and detects the amount of current detected by the ammeter 6 every predetermined time.
  • the determination unit 9 is electrically connected to the storage battery 5 and the detection unit 8. The determination unit 9 is activated by the current stored in the storage battery 5 and determines whether or not the amount of current detected by the detection unit 8 is equal to or greater than a threshold value.
  • the arrangement positions of the detection unit 8 and the determination unit 9 are drawn outside the window frame 4.
  • the detection unit 8 and the determination unit 9 may be arranged outside the window frame 4 or may be arranged inside the window frame 4 as long as they can be accommodated in the window frame 4. good.
  • step S1 power generation of the solar cell element 3 is performed (step S1). Specifically, when the light guide 2 (the first main surface 2a shown in FIG. 2) is irradiated with sunlight, the light incident on the first main surface 2a propagates through the light guide 2 and the end surface. Eject from 2c. The solar cell element 3 receives light emitted from the end face 2c and generates power.
  • step S2 the amount of current generated by the solar cell element 3 is detected by the ammeter 6 (step S2). Specifically, the ammeter 6 is electrically connected to the solar cell element 3 and always detects the amount of current generated by the solar cell element 3.
  • the amount of current detected by the ammeter 6 by the detector 8 is detected every predetermined time (step S31).
  • the detection unit 8 is electrically connected to the ammeter 6 and detects the amount of current detected by the ammeter 6, for example, every 30 seconds or 1 minute.
  • the amount of current detected by the detection unit 8 may be an average value of the amount of current detected within a predetermined time, or as the maximum value of the amount of current detected within a predetermined time. Also good.
  • the predetermined time is stored in advance in a memory (not shown) built in the detection unit 8.
  • the determination unit 9 determines whether the amount of current per predetermined time detected by the detection unit 8 (hereinafter sometimes simply referred to as a detection amount) is equal to or greater than a threshold value (step S4).
  • the threshold value is the amount of current that can be detected by the detection unit 8 within a predetermined time when the light guide 2 is normal (the average value of the amount of current detected within the predetermined time, or a predetermined value). (A maximum value of the amount of current detected within the time period).
  • the amount of current that can be detected within a predetermined time by the detection unit 8 when the light guide 2 is normal includes the detection amount when the light guide 2 is broken and the detection amount when the sun is visible.
  • the threshold value can be set to, for example, a detection level at the lowest level at which power is generated even on a cloudy day or a rainy day. Note that the threshold value is stored in advance in a memory (not shown) incorporated in the determination unit 9.
  • the determination unit 9 compares the detected amount with the threshold value and determines that the amount of current in the predetermined time is less than the threshold value (No in step S4), the alarm device 7 generates an alarm. The warning is issued to warn of abnormality of the light guide 2 (step S5).
  • step S4 determines that the amount of current in the predetermined time is equal to or greater than the threshold value (Yes in step S4), the alarm device 7 An alarm is not issued (step S6). In this case, the detection unit 8 continues to detect the amount of current detected by the ammeter 6 every predetermined time (step S31).
  • the alarm device 7 issues an alarm based on the determination result of the determination unit 9
  • false alarms can be suppressed.
  • the light guide 2 is normal (when the light guide 2 is not broken by an intruder or the like), it is possible to prevent an alarm from being erroneously issued. Therefore, it is possible to provide the solar power generation device 20 having excellent reliability.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining a current amount change rate determination method according to a modification of the second embodiment.
  • the same components as those in FIG. 7 used in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the detection unit 8 detects the amount of current detected by the ammeter 6 every predetermined time. Further, the determination unit 9 determines whether or not the amount of current detected by the detection unit 8 is equal to or greater than a threshold value. Further, the alarm device 7 issues an alarm when it is determined that the amount of current at a predetermined time is less than the threshold value based on the determination result of the determination unit 9.
  • the detection unit 8 has a rate of change per unit time of the amount of current detected by the ammeter 6. Is detected every predetermined time. And the determination part 9 determines whether the change rate detected by the detection part 8 is more than a threshold value. The alarm device 7 issues an alarm when it is determined that the rate of change is greater than or equal to the threshold based on the determination result of the determination unit 9.
  • step S1 power generation of the solar cell element 3 is performed (step S1).
  • step S2 the amount of current generated by the solar cell element 3 is detected by the ammeter 6 (step S2).
  • the rate of change per unit time of the amount of current detected by the ammeter 6 by the detector 8 is detected every predetermined time (step S32).
  • the detection unit 8 detects the rate of change per unit time in the amount of current detected by the ammeter 6, for example, every 1 second.
  • the change rate per unit time of the amount of current detected by the detection unit 8 may be an average value of the change rate per unit time of the amount of current detected within a predetermined time, or may be a predetermined time. It may be the maximum value of the rate of change per unit time of the amount of current detected within.
  • the unit time is stored in advance in a memory (not shown) built in the detection unit 8.
  • the threshold value is the rate of change per unit time of the amount of current that can be detected within a predetermined time by the detection unit 8 when the light guide 2 is normal (the average of the rate of change detected within the predetermined time). Value or the maximum value of the rate of change detected within a predetermined time).
  • the rate of change that can be detected by the detection unit 8 within a predetermined time when the light guide 2 is normal is the rate of change when the light guide 2 is cracked, when the sun gradually hides in the clouds.
  • the rate of change can be estimated by measuring in advance.
  • the threshold value may be set to a change rate between a change rate (minimum value) when the sun gradually hides in the clouds and a change rate (maximum value) when the light guide 2 is divided. it can. Note that the threshold value is stored in advance in a memory (not shown) incorporated in the determination unit 9.
  • the determination unit 9 compares the rate of change with the threshold value and determines that the rate of change of the amount of current per unit time per unit time is equal to or greater than the threshold value (Yes in step S4).
  • the alarm device 7 issues an alarm to warn of abnormality of the light guide 2 (step S5).
  • step S6 when the determination unit 9 compares the change rate with the threshold value, and determines that the change rate per unit time of the amount of current in a predetermined time is less than the threshold value (No in step S4).
  • the alarm device 7 does not issue an alarm (step S6).
  • the alarm device 7 issues an alarm when the rate of change is determined to be greater than or equal to the threshold value based on the determination result of the determination unit 9, so that false alarms are reliably suppressed. can do. For example, when the light guide 2 is normal (when the sun gradually hides in the clouds), it is possible to prevent an alarm from being erroneously issued.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a solar power generation device 30 according to the third embodiment.
  • the same components as those in FIG. 6 used in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • a key portion 31 in addition to the basic configuration of the solar power generation device 20 of the second embodiment, a key portion 31, a sensor 32, and conductivity. A pattern 33 and a base film 34 are provided.
  • the key part 31 is installed in the central part of the window frame 4, specifically, the central part of one side extending in the longitudinal direction of the light guide 2 (y-axis direction in FIG. 9).
  • the key part 31 is used for locking the light guide 2 as a window.
  • the sensor 32 is disposed below the key part 31.
  • the sensor 32 is electrically connected to the conductive pattern 33 formed on the storage battery 5 and the base film 34.
  • the sensor 32 is activated by the current stored in the storage battery 5 and detects breakage of the light guide 2 in the area near the key portion 31 (disconnection of the conductive pattern 33).
  • the arrangement position of the sensor 32 is not limited to the position below the key section 31, and can be changed as needed, such as above the key section 31 or outside the window frame 4.
  • the vertical and horizontal sizes of the base film 34 are, for example, a region in the vicinity of the key portion 31 (a region where an intruder or the like can open the vicinity of the key portion 31 of the light guide 2, that is, an intruder or the like extends his hand from the opening to The area where the lock of the part 31 can be released).
  • a material for forming the base film 34 for example, a synthetic resin film such as polyester can be used.
  • the conductive pattern 33 is formed by bending along the entire surface of the base film 34.
  • a transparent metal such as indium oxide (ITO), tin oxide, and zinc oxide can be used.
  • the abnormality detection signal is transmitted to the alarm device 7 by wire or wirelessly.
  • the alarm device 7 issues an alarm based on the abnormality detection signal generated from the sensor 32.
  • the sensor 32 that detects the breakage of the light guide 2 in the area near the key portion 31 since the sensor 32 that detects the breakage of the light guide 2 in the area near the key portion 31 is provided, it is used as a window for further improving the crime prevention property. can do. For example, when an intruder or the like opens a part of the light guide 2 in a region in the vicinity of the key portion 31, the change in the amount of current detected by the ammeter 6 becomes minute, and the light guide 2 Although it is abnormal, the alarm device 7 may not generate an alarm. However, in the third embodiment, a sensor 32 that detects breakage of the light guide 2 in a region near the key portion 31 is provided. Therefore, even if the change in the amount of current detected by the ammeter 6 is minute, the alarm device 7 issues an alarm when the light guide 2 is abnormal. Therefore, in the solar power generation device 30 of the third embodiment, crime prevention can be further improved.
  • the sensor which detects the disconnection of the electroconductive pattern 33 was mentioned as an example and demonstrated as the sensor 32, it is not restricted to this.
  • an infrared sensor can be applied as the sensor.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a solar power generation device 40 according to the fourth embodiment.
  • the same components as those in FIG. 6 used in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the solar power generation device 40 of the fourth embodiment includes an invisible light illumination device 41 in addition to the basic configuration of the solar power generation device 20 of the second embodiment, as shown in FIG.
  • the invisible light illumination device 41 is disposed in the vicinity of the end surface of the light guide 2 opposite to the side where the solar cell element 3 is provided (above the storage battery 5).
  • the invisible light illumination device 41 may be disposed above the storage battery 5, or may be disposed on the side of the storage battery 5, inside or outside the light guide 2, and the like.
  • an irradiation device including an ultraviolet LED (UVLED) can be used, but is not limited thereto.
  • UVLED ultraviolet LED
  • an illumination device provided with an infrared LED can be used as the invisible light illumination device 41.
  • the window glass may emit light even at night, which may give an uncomfortable feeling to people inside and outside the room. Irradiate infrared rays at an angle that guides light in the light guide 2 and monitor with solar cells. You just have to do it. If it does so, it can be set as the nighttime crime prevention monitor, without fluorescent substance shining.
  • an illumination device including a phosphor that emits light having a spectral component that is excited by light and shifted to the long wavelength side as fluorescence can be used.
  • the invisible light illuminating device 41 is electrically connected to the storage battery 5 and is operated by a current stored in the storage battery 5.
  • the invisible light illumination device 41 emits invisible light L uv toward the end surface 2c (see FIG. 2) so as to propagate through the inside of the light guide 2.
  • the solar cell element 3 receives invisible light emitted from the end face 2c of the light guide 2 and generates power.
  • the alarm device 7 can always be operated normally. For example, when the amount of light incident on the light guide 2 is extremely small, such as at night or in fine weather, the change in the amount of current detected by the ammeter 6 is very small, and the light guide 2 is abnormal. Regardless, the alarm device 7 may not issue an alarm.
  • the invisible light illumination device 41 since the invisible light illumination device 41 is provided, the solar cell element 3 always receives invisible light although the light guide 2 does not appear to shine from the outside. When power is generated and the light guide 2 is abnormal, the alarm device 7 issues an alarm. Therefore, in the solar power generation device 40 of the fourth embodiment, the alarm device 7 can always be operated normally.
  • an illumination device that emits visible light instead of invisible light can be provided. In this case, since the light guide appears to shine from the outside, intrusion of an intruder or the like can be suppressed.
  • a plate-like body is used as the light guide.
  • the shape of the light guide is not limited to the plate-like body, and may be, for example, a rod-like body. It can be changed.
  • the shape, size, number, arrangement, constituent material, manufacturing method, and the like of various components in the first to fourth embodiments are not limited to those exemplified in the first to fourth embodiments. Changes can be made as appropriate.
  • the example in which the light guide is used for the window has been described.
  • the present invention is not limited to this and can be applied to uses other than the window.
  • a light guide may be installed on the roof. Even in this case, when the light guide body is abnormal, the alarm device issues an alarm, thereby improving crime prevention.
  • the present invention can be used for a solar power generation device and the like.
  • Photovoltaic power generation device 12 Light guide 2a, 12a First main surface 2b, 12b Second main surface 2c, 12c End surface 3 Solar cell element 5 Storage battery 6 Ammeter 7 Alarm device 8 Detection unit 9 Determination unit 31 Key unit 32 Sensor 41 Invisible light illumination device T 1 reflection surface T 2 transmission surface F transmission surface

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Abstract

　太陽光発電装置は、主面から入射した光を端面に伝播させる導光体と、導光体の端面から射出された光を受光して電流を生成する太陽電池素子と、電流の量を検出する電流計と、電流計によって検出された電流の量の変化に基づいて警報を発する警報装置と、を備える。

Description

太陽光発電装置
　本発明は、太陽光発電装置に関する。
　本願は、２０１０年１２月７日に、日本に出願された特願２０１０－２７２７１３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来の太陽光発電装置は、複数の太陽電池パネルを太陽に向けて一面に敷き詰めた形態のものが一般的であった。一例として、建物の屋根に架台を設置し、架台上に複数の太陽電池パネルを敷き詰めた形態の太陽光発電装置が知られている。一般に、太陽電池パネルは不透明な半導体で構成されており、積層して配置することができない。そのため、太陽光発電装置において、電力量を確保するためには大面積の太陽電池パネルが必要となる。
　ところが、屋根のような限られた場所に太陽光発電装置を設置しなければならないという制約があり、得られる電力量に限界があった。
　そこで、建物で広い面積を占める窓の部分に太陽電池を設置する「窓面太陽電池発電システム」が提案されている（下記の特許文献１参照）。この窓面太陽電池発電システムは、内部に蛍光体を分散させた吸光－発光板と太陽電池とを備え、吸光－発光板の採光面と垂直な側面に太陽電池を貼付することで窓枠が構成されている。この窓面太陽電池発電システムでは、吸光－発光板に入射した太陽光によって内部の蛍光体が励起され、蛍光体からの放射光が太陽電池に照射されて発電が行われる。
実開昭６１－１３６５５９号公報
　ところで、治安の悪化に伴い建物の安全性の確保が要求されている。
　しかしながら、特許文献１の技術では、外部から窓ガラスを割って侵入しようとする侵入者等に対して無防備であり、防犯性が低い。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、防犯性の向上を図ることが可能な太陽光発電装置の提供を目的とする。
（１）　上記の目的を達成するために、本発明の一態様による太陽光発電装置は、主面から入射した光を端面に伝播させる導光体と、前記導光体の前記端面から射出された光を受光して電流を生成する太陽電池素子と、前記電流の量を検出する電流計と、前記電流計によって検出された電流の量の変化に基づいて警報を発する警報装置と、を備える。
（２）　また、本発明の一態様による太陽光発電装置において、前記導光体は、第１主面と、第２主面と、前記第１主面および前記第２主面に接する端面とを有し、光を前記第１主面と前記第２主面との間で伝播させて前記端面から射出させ、前記導光体の前記第２主面側に、前記第１主面から入射した光を反射させて前記光の進行方向を変更する反射面と、前記第１主面から入射した光を透過させて外部に射出させる透過面と、が設けられても良い。
（３）　また、本発明の一態様による太陽光発電装置は、前記導光体の周囲に設けられた窓枠と、前記導光体を施錠するための鍵部と、前記鍵部の近傍の領域における前記導光体の破損を検知するセンサーと、を更に備えても良い。
（４）　また、本発明の一態様による太陽光発電装置において、前記導光体は、前記主面から入射した光によって励起されて蛍光を発する蛍光体を含み、前記太陽電池素子は、前記蛍光体から射出された蛍光を受光して発電するようにしても良い。
（５）　また、本発明の一態様による太陽光発電装置は、前記電流計によって検出された電流の量を所定の時間毎に検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記電流の量がしきい値以上であるか否かを判定する判定部と、を更に備え、前記警報装置は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記所定の時間における電流の量がしきい値未満であると判定されたときに警報を発するようにしても良い。
（６）　また、本発明の一態様による太陽光発電装置は、前記電流計によって検出された電流の量を所定の時間毎に検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記電流の量がしきい値以上であるか否かを判定する判定部と、を更に備え、前記検出部は、前記電流計によって検出された電流の量の単位時間当たりの変化率を所定の時間毎に検出し、前記判定部は、前記検出部によって検出された前記変化率がしきい値以上であるか否かを判定し、前記警報装置は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記変化率がしきい値以上であると判定されたときに警報を発するようにしても良い。
（７）　また、本発明の一態様による太陽光発電装置は、前記導光体に向けて不可視光を射出する不可視光照明装置を更に備え、前記太陽電池素子は、少なくとも太陽光による発電が行われていないときに、前記導光体の前記端面から射出された前記不可視光を受光して発電するようにしても良い。
（８）　また、本発明の一態様による太陽光発電装置は、前記太陽電池素子によって発電された電流を蓄える蓄電池を更に備えるようにしても良い。
　本発明によれば、防犯性の向上を図ることが可能な太陽光発電装置を提供することができる。
本発明の第１の実施形態の太陽光発電装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態の太陽光発電装置の断面図である。 導光体が正常のときの時間と電流量の関係を示すグラフである。 導光体が異常のときの時間と電流量の関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の変形例による太陽光発電装置の断面図である。 本発明の第２の実施形態の太陽光発電装置の概略構成図である。 電流量の判定方法を説明するためのフローチャートである。 電流量の変化率の判定方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の太陽光発電装置の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態の太陽光発電装置の概略構成図である。
[第１の実施形態]
　以下、本発明の第１の実施形態について、図１を用いて説明する。
　第１の実施形態では、導光体、太陽電池素子および蓄電池を窓枠に組み込んだ太陽光発電装置の例を挙げる。
　図１は、第１の実施形態の太陽光発電装置１の概略構成図である。図２は、図１のＡ－Ａ’線に沿う太陽光発電装置１（導光体２および太陽電池素子３の部分）の断面図である。
　第１の実施形態の太陽光発電装置１は、図１に示すように、導光体２と、太陽電池素子３と、窓枠４と、蓄電池５と、電流計６と、警報装置７と、から構成されている。導光体２、太陽電池素子３および蓄電池５を取り囲むように平面形状が略矩形状の窓枠４が取り付けられている。建物の屋根等に設置する太陽光発電装置が従来から知られているが、第１の実施形態の場合、例えば建物の窓にこの太陽光発電装置１を組み込むことによって窓に太陽光Ｌが照射された際に太陽光発電が行われる。太陽光発電装置１は、建物の窓に限らず、例えば自動車の窓に組み込めるような形態としてもよい。
　太陽光発電装置１は、図２に示すように、導光体２から採り入れた光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を太陽電池素子３に導き、太陽電池素子３において光電変換し、電気エネルギー（電流）として取り出す。
　導光体２は、一面に反射面Ｔ１および透過面Ｔ２、透過面Ｆが形成された、平面形状が長方形状の透明な板状体で構成されている。導光体２は、図２に示すように、反射面Ｔ１および透過面Ｔ２、透過面Ｆが形成された面と反対側の面が光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を入射させる面となる。したがって、太陽光発電装置１を例えば建物の窓に設置する場合、導光体２の反射面Ｔ１および透過面Ｔ２、透過面Ｆが形成された面が、屋内側に向くように設置する。また、反射面Ｔ１および透過面Ｔ２、透過面Ｆが形成された面と反対側の面が、屋外側に向くように設置する。
　導光体２の構成材料としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどの透明性の高い有機材料もしくは無機材料を用いることができる。導光体２は、入射した光をその内部で伝播させ、太陽電池素子３に導く機能に加えて、窓としての機能も有する。
　以下、説明の便宜上、導光体２の６つの面のうち、光を入射させる面（図１におけるｘｙ平面に平行な面）を、第１主面２ａと称する。また、第１主面２ａと対向する面であって反射面Ｔ１および透過面Ｔ２、透過面Ｆが設けられた面を、第２主面２ｂと称する。また、第１主面２ａおよび第２主面２ｂと交差する面であって光を射出させる面（図１におけるｘｚ平面に平行な面）を、端面２ｃと称する。
　導光体２と太陽電池素子３とは、図２に示すように、導光体２の端面２ｃと太陽電池素子３の受光面３ａとが対向するように隣接して配置されている。導光体２と太陽電池素子３とは、光学接着剤等により直接固定されていても良いし、直接固定されておらず、窓枠４に収容されることで位置が固定される構成であっても良い。図２の例では、太陽電池素子３は、導光体２の端面２ｃ、すなわち導光体２の短手方向（図２のｘ軸方向）に延びる一辺に沿って設置されている。太陽電池素子３の設置位置は、この位置に限らず、例えば導光体２の長手方向（図２のｙ軸方向）に延びる一辺に設置されていても良い。ただし、太陽電池素子３の設置位置が変わった場合、それに応じて後述する反射面Ｔ１および透過面Ｔ２を構成する溝の平面形状も変わる。
　第１の実施形態の場合、導光体２は、一例としてアクリル樹脂で形成される。また、導光体２の寸法は、一例として、第１主面２ａおよび第２主面２ｂとなる長方形の短手方向（図１のｘ軸方向）の一辺の寸法が１ｍであり、長手方向（図１のｙ軸方向）の一辺の寸法が２ｍであり、厚さ（図２のｚ軸方向の寸法）が１０ｍｍである。
　図２に示すように、導光体２の第２主面２ｂには、第１主面２ａから入射した光Ｌ１を反射させて光の進行方向を端面２ｃに向かう方向に変更する反射面Ｔ１と、第１主面２ａから入射した光Ｌ２，Ｌ３を透過させて外部に射出させる透過面Ｔ２と、透過面Ｆと、が設けられている。導光体２の第２主面２ｂの形状は、反射面Ｔ１と透過面Ｔ２とによって形成された複数の断面形状が三角形の溝２Ａから構成されている。図２に示すように、第１主面２ａの各所から入射した光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、端面２ｃの太陽電池素子３が配置された箇所に集束するように導光体２内を伝播する。
　第１の実施形態の場合、導光体２の第２主面２ｂの形状は、溝２Ａの形状を反転させた凸形状を有する金型を用いて樹脂の射出成形を行うなどの方法によって形成されている。あるいは、導光体２の第２主面２ｂの形状は、例えば元々平坦な導光体２の第２主面２ｂを切削加工することによって形成しても良い。
　複数の溝２Ａは、互いに離間して形成されている。また、図２に示すように、導光体２の第２主面２ｂのうち、隣接する２つの溝２Ａの間の領域は、平坦面Ｆ、すなわち第１主面２ａと平行な面となっている。換言すると、隣接する２つの溝２Ａの間の平坦面Ｆの部分は、第１主面２ａから入射した光Ｌ３を透過させて外部に射出させる透過面として機能する。なお、図２では、各溝２Ａの形状や寸法、隣接する溝２Ａ間の間隔（ピッチ）を全て同じに描いている。このように、各溝２Ａの形状や寸法、隣接する溝２Ａ間の間隔（ピッチ）は、全て同じであっても良いし、異なっていても良い。
　各溝２Ａは断面形状が三角形である場合について説明したが、図２に示すように、導光体２をその長手方向であるｙｚ平面に沿った平面で切断したときの各溝２Ａの断面形状は、正三角形や二等辺三角形ではなく、不等辺三角形である。すなわち、導光体２の第２主面２ｂの形状を構成する各溝２Ａは、第１傾斜面Ｔ１と第２傾斜面Ｔ２とを有している。第１傾斜面Ｔ１は第２主面２ｂに対して所定の傾斜θＡをなし、第２傾斜面Ｔ２は第２主面２ｂに対して第１傾斜面Ｔ１の傾斜角θＡより小さい傾斜角θＢをなしている。これら２つの傾斜面Ｔ１，Ｔ２のうち、第１傾斜面Ｔ１は第１主面２ａから入射した光Ｌ１を反射（全反射）させる反射面として機能し、第２傾斜面Ｔ２は第１主面２ａから入射した光Ｌ２を透過させる透過面として機能する。
　第１の実施形態においては、導光体２の第２主面２ｂの形状を構成する溝２Ａの第１傾斜面Ｔ１が、光の進行方向を端面２ｃに向かう方向に変更する反射面となる。また、溝２Ａの第２傾斜面Ｔ２および溝２Ａ以外の平坦面Ｆが、光を外部に透過させる透過面となる。したがって、第１主面２ａから導光体２に入射した光の一部が太陽電池素子３に導かれて発電に寄与する一方、残りが導光体２から射出される。これにより、例えば使用者が導光体２を第２主面２ｂ側（例えば屋内側）から見た場合、導光体２が概ね透明に見え、第１主面２ａ側（例えば屋外側）にあるものを透かして見ることができる。なお、本明細書において、透明とは、導光体２を挟んで手前側から奥側にあるものが完全に透けて見える状態に限られず、奥側にあるものが認識できる程度に見える状態も含む概念である。
　太陽電池素子３としては、公知のものを使用することができ、例えばアモルファスシリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池、色素増感太陽電池等を用いることができる。第１の実施形態においては、導光体２の端面２ｃから太陽光スペクトルがそのまま射出されるので、幅広い波長で感度があうタンデム型（多接合型）の太陽電池（吸収波長域の異なるシリコン層を積層したもの）を用いる。
　太陽電池素子３の形状および寸法は、導光体２の端面２ｃ内に収まる形状および寸法であれば特に限定されることはない。
　蓄電池５は、太陽電池素子３と電気的に接続されており、太陽電池素子３によって発電された電流を蓄える。蓄電池５は、導光体２の端面２ｃと対向する端面、すなわち導光体２の太陽電池素子３が設けられた側と反対側の端面に沿って設置されている。このように、蓄電池５は導光体２の端面２ｃと対向する端面に配置されていても良いし、太陽電池素子３が設けられた側（太陽電池素子３の導光体２の側とは反対側）に配置されていても良い。
　電流計６は、蓄電池５および太陽電池素子３と電気的に接続されている。電流計６は、蓄電池５に蓄えられた電流によって作動し、太陽電池素子３によって発電された電流の量を検出する。
　警報装置７は、蓄電池５および電流計６と電気的に接続されている。警報装置７は、蓄電池５に蓄えられた電流によって作動し、電流計６によって検出された電流の量の変化に基づいて警報を発する。電流計６によって検出される電流の量は、太陽電池素子３によって発電された電流の量に基づいて変化する。
　なお、図１では、電流計６および警報装置７の配置位置を窓枠４の外に描いている。このように、電流計６および警報装置７は、窓枠４の外に配置されていても良いし、窓枠４に収容可能な大きさであれば窓枠４の内に配置されていても良い。
　図３は、導光体が正常のときの時間と電流量の関係を示すグラフである。図４は、導光体が異常のときの時間と電流量の関係を示すグラフである。図３および図４において、横軸は時間であり、縦軸は電流計６によって検出される電流量である。
　図３に示すように、導光体２が正常のとき、例えば侵入者等によって導光体２が割られていないときは、電流計６によって検出される電流量は時間の経過に従って一定の値となる。一方、図４に示すように、導光体２が異常のとき、例えば侵入者等によって導光体２が割られたときは、電流計６によって検出される電流量は導光体２が割られる前までは一定の値となるものの、導光体２が割られたときに急激に低下する。これは、導光体２が割られることで、導光体２が割られた部分の光伝播機能が損なわれることによる。
　次に、図示しない判定部によって電流計６によって検出された電流の量が変化したか否かを判定する。判定部が電流の量が変化したと判定した場合（例えば、導光体２が割られて電流の量が急激に低下した場合）には、警報装置７はアラーム（例えば、音や光など）を発して導光体２の異常を警告する。
　第１の実施形態の太陽光発電装置１においては、太陽電池素子３によって発電された電流の量を検出する電流計６と、電流計６によって検出された電流の量の変化に基づいて警報を発する警報装置７と、を備えている。そのため、外部から導光体２を割って侵入しようとする侵入者等に対して有効である。そのため、防犯性の向上を図った窓として利用することができる。また、太陽電池素子３によって発電された電流を蓄える蓄電池５を備え、電流計６および警報装置７は蓄電池５に蓄えられた電流によって作動する。そのため、外部から電源を供給する必要がなく、別個に独立して電源装置を設ける必要がない。そのため、使用コストおよび製造コストを低減することができる。
[第１の実施形態の変形例]
　以下、第１の実施形態の変形例について、図５を用いて説明する。
　図５は第１の実施形態の変形例の太陽光発電装置１０（導光体１２および太陽電池素子３の部分）を示す断面図である。
　なお、図５において、第１の実施形態で用いた図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
　上述した第１の実施形態の太陽光発電装置１においては、図２に示したように、導光体２の第２主面２ｂに、第１主面２ａから入射した光を反射させて光の進行方向を端面２ｃに向かう方向に変更する反射面Ｔ１と、第１主面２ａから入射した光を透過させて外部に射出させる透過面Ｔ２、透過面Ｆと、が設けられていた。これに対して、第１の実施形態の変形例の太陽光発電装置１０においては、図５に示したように、導光体１２の第２主面１２ｂは平坦な面となっている。
　また、導光体１２は、第１主面１２ａから入射した光によって励起されて蛍光を発する蛍光体（例えば、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ等の酸化物、硫化物、ケイ酸塩、タングステン塩等を主成分とし、これにＭｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｐｂ等を活性剤として添加して焼成したもの）を含んでいる。導光体１２の構成材料としては、例えばアクリル樹脂中に蛍光体粒子を均一に分散させたものを用いることができる。なお、導光体１２における蛍光体粒子の含有量は、導光体１２の透明度等を考慮して、必要に応じて適宜変更することができる。
　太陽電池素子３は、蛍光体から射出された蛍光を受光して発電する。なお、第１の実施形態の変形例においては、導光体１２の端面１２ｃから射出される光と、太陽電池の感度とを合わせるため、低波長側の発光が得られる場合はアモルファスシリコン太陽電池を用い、長波長側の発光が得られる場合は多結晶シリコン太陽電池を用いる。
　第１の実施形態の変形例の場合、導光体１２の第１主面１２ａから入射した光の一部は、導光体１２内部に分散された蛍光体に吸収される。蛍光体は、入射光によって励起されて、入射光よりも長波長側にずれたスペクトル成分を有する光を放射状に射出する。蛍光体から射出された光は、別の蛍光体に吸収されて新たな放射光を発生させながら、あるいは、第１主面１２ａおよび第２主面１２ｂで交互に反射を繰り返しながら、最終的に端面１２ｃの太陽電池素子３が配置された箇所に集束する。
　第１の実施形態の変形例においても、防犯性の向上を図ることが可能な太陽光発電装置を提供できるといった第１の実施形態と同様の効果が得られる。
[第２の実施形態]
　以下、本発明の第２の実施形態について、図６および図７を用いて説明する。
　第２の実施形態の太陽光発電装置２０の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、検出部と判定部とを備える点で第１の実施形態と異なる。
　図６は第２の実施形態の太陽光発電装置２０の概略構成図である。
　図７は電流量の判定方法を説明するためのフローチャートである。
　なお、図６において、第１の実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
　第２の実施形態の太陽光発電装置２０においては、図６に示すように、第１の実施形態の太陽光発電装置１の基本構成に加えて、検出部８と、判定部９と、を備えている。
　検出部８は、蓄電池５および電流計６と電気的に接続されている。検出部８は、蓄電池５に蓄えられた電流によって作動し、電流計６によって検出された電流の量を所定の時間毎に検出する。
　判定部９は、蓄電池５および検出部８と電気的に接続されている。判定部９は、蓄電池５に蓄えられた電流によって作動し、検出部８によって検出された電流の量がしきい値以上であるか否かを判定する。
　なお、図６では、検出部８および判定部９の配置位置を窓枠４の外に描いている。このように、検出部８および判定部９は、窓枠４の外に配置されていても良いし、窓枠４に収容可能な大きさであれば窓枠４の内に配置されていても良い。
　次に、警報装置７が警報を発する際の電流量の判定方法について図７のフローチャートを参照して説明する。
　まず、太陽電池素子３の発電を行う（ステップＳ１）。具体的には、導光体２（図２に示す第１主面２ａ）に太陽光が照射されることにより、第１主面２ａに入射した光が導光体２内部を伝播して端面２ｃから射出する。太陽電池素子３は、端面２ｃから射出した光を受光して発電する。
　次に、電流計６によって太陽電池素子３で発電された電流の量を検出する（ステップＳ２）。具体的には、電流計６は、太陽電池素子３と電気的に接続されており、太陽電池素子３によって発電された電流の量を常に検出する。
　次に、検出部８によって電流計６で検出された電流の量を所定の時間毎に検出する（ステップＳ３１）。具体的には、検出部８は、電流計６と電気的に接続されており、電流計６で検出された電流の量を、例えば３０秒または１分毎に検出する。なお、検出部８で検出される電流の量は、所定の時間内に検出される電流の量の平均値としてもよいし、所定の時間内に検出される電流の量のうちの最大値としてもよい。また、所定の時間は、検出部８に組み込まれたメモリ（図示略）に予め記憶されている。
　次に、判定部９によって検出部８で検出された所定の時間毎の電流の量（以下、単に検出量ということがある）がしきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。例えば、しきい値は、導光体２が正常のときに検出部８で所定の時間内に検出されうる電流の量（所定の時間内に検出される電流の量の平均値、あるいは、所定の時間内に検出される電流の量のうちの最大値）を考慮して設定する。例えば、導光体２が正常のときに検出部８で所定の時間内に検出されうる電流の量は、導光体２が割られたときの検出量、太陽が見えているときの検出量、及び太陽が雲で隠れて太陽光の照射量が低下したときの検出量などを予め測定することによって推定することができる。しきい値は、例えば、昼間で曇っている日や雨の日でも発電している最低レベルの検出量に設定することができる。なお、しきい値は、判定部９に組み込まれたメモリ（図示略）に予め記憶されている。
　判定部９が検出量としきい値とを比較した結果、所定の時間における電流の量がしきい値未満であると判定した場合（ステップＳ４でＮｏの場合）には、警報装置７はアラームを発して導光体２の異常を警告する（ステップＳ５）。
　一方、判定部９が検出量としきい値とを比較した結果、所定の時間における電流の量がしきい値以上であると判定した場合（ステップＳ４でＹｅｓの場合）には、警報装置７はアラームを発しない（ステップＳ６）。この場合、検出部８は、電流計６で検出された電流の量を所定の時間毎に検出し続ける（ステップＳ３１）。
　第２の実施形態の太陽光発電装置２０においては、警報装置７が判定部９の判定結果に基づいて警報を発するので、誤警報を抑制することができる。例えば、導光体２が正常のとき（侵入者等によって導光体２が割られていないとき）に誤って警報が発せられることを抑制することができる。したがって、信頼性に優れた太陽光発電装置２０を提供することができる。
[第２の実施形態の変形例]
　以下、第２の実施形態の変形例について、図８を用いて説明する。
　図８は第２の実施形態の変形例の電流量の変化率の判定方法を説明するためのフローチャートである。
　なお、図８において、第２の実施形態で用いた図７と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
　上述した第２の実施形態の太陽光発電装置２０においては、図７に示したように、検出部８は電流計６によって検出された電流の量を所定の時間毎に検出していた。また、判定部９は検出部８によって検出された電流の量がしきい値以上であるか否かを判定していた。また、警報装置７は判定部９の判定結果に基づいて所定の時間における電流の量がしきい値未満であると判定されたときに警報を発していた。これに対して、第２の実施形態の変形例の太陽光発電装置においては、図８に示したように、検出部８は電流計６によって検出された電流の量の単位時間当たりの変化率を所定の時間毎に検出する。そして、判定部９は検出部８によって検出された変化率がしきい値以上であるか否かを判定する。そして、警報装置７は判定部９の判定結果に基づいて変化率がしきい値以上であると判定されたときに警報を発する。
　次に、第２の実施形態の変形例の警報装置が警報を発する際の電流量の判定方法について図８のフローチャートを参照して説明する。
　まず、太陽電池素子３の発電を行う（ステップＳ１）。次に、電流計６によって太陽電池素子３で発電された電流の量を検出する（ステップＳ２）。
　次に、検出部８によって電流計６で検出された電流の量の単位時間当たりの変化率を所定の時間毎に検出する（ステップＳ３２）。具体的には、検出部８は、電流計６で検出された電流の量の単位時間当たりの変化率を、例えば１秒単位毎に検出する。なお、検出部８で検出される電流の量の単位時間当たりの変化率は、所定の時間内に検出される電流の量の単位時間当たりの変化率の平均値としてもよいし、所定の時間内に検出される電流の量の単位時間当たりの変化率のうちの最大値としてもよい。また、単位時間は、検出部８に組み込まれたメモリ（図示略）に予め記憶されている。
　次に、判定部９によって検出部８で検出された所定の時間毎の電流の量の単位時間当たりの変化率（以下、単に変化率ということがある）がしきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。例えば、しきい値は、導光体２が正常のときに検出部８で所定時間内に検出されうる電流の量の単位時間当たりの変化率（所定の時間内に検出される変化率の平均値、あるいは、所定の時間内に検出される変化率のうちの最大値）を考慮して設定する。例えば、導光体２が正常のときに検出部８で所定の時間内に検出されうる変化率は、導光体２が割られたときの変化率、太陽が次第に雲に隠れていくときの変化率などを予め測定することによって推定することができる。しきい値は、例えば、太陽が次第に雲に隠れていくときの変化率（最小値）と導光体２が割られたときの変化率（最大値）の間の変化率に設定することができる。なお、しきい値は、判定部９に組み込まれたメモリ（図示略）に予め記憶されている。
　判定部９が変化率としきい値とを比較した結果、所定の時間における電流の量の単位時間当たりの変化率がしきい値以上であると判定した場合（ステップＳ４でＹｅｓの場合）には、警報装置７はアラームを発して導光体２の異常を警告する（ステップＳ５）。
　一方、判定部９が変化率としきい値とを比較した結果、所定の時間における電流の量の単位時間当たりの変化率がしきい値未満であると判定した場合（ステップＳ４でＮｏの場合）には、警報装置７はアラームを発しない（ステップＳ６）。
　第２の実施形態の変形例においては、警報装置７が判定部９の判定結果に基づいて変化率がしきい値以上であると判定されたときに警報を発するので、誤警報を確実に抑制することができる。
　例えば、導光体２が正常のとき（太陽が次第に雲に隠れていくとき）に誤って警報が発せられることを抑制することができる。
[第３の実施形態]
　以下、本発明の第３の実施形態について、図９を用いて説明する。
　第３の実施形態の太陽光発電装置３０の基本構成は第２の実施形態と同様であるが、導光体と窓として用い、さらに鍵部とセンサーとを備える点で第２の実施形態と異なる。
　図９は第３の実施形態の太陽光発電装置３０を示す図である。
　なお、図９において、第２の実施形態で用いた図６と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
　第３の実施形態の太陽光発電装置３０においては、図９に示すように、第２の実施形態の太陽光発電装置２０の基本構成に加えて、鍵部３１と、センサー３２と、導電性パターン３３と、ベースフィルム３４と、を備えている。
　鍵部３１は、窓枠４の中央部分、具体的には導光体２の長手方向（図９のｙ軸方向）に延びる一辺の中央部分に設置されている。鍵部３１は、窓としての導光体２を施錠するために用いられる。
　センサー３２は、鍵部３１の下方に配置されている。センサー３２は、蓄電池５およびベースフィルム３４に形成された導電性パターン３３と電気的に接続されている。センサー３２は、蓄電池５に蓄えられた電流によって作動し、鍵部３１の近傍の領域の導光体２の破損（導電性パターン３３の断線）を検知する。なお、センサー３２の配置位置は、鍵部３１の下方に限らず、鍵部３１の上方あるいは窓枠４の外など必要に応じて適宜変更することができる。
　ベースフィルム３４の縦横サイズは、例えば鍵部３１の近傍の領域（侵入者等が導光体２の鍵部３１の近傍を開口させうる領域、すなわち侵入者等が開口部から手を伸ばして鍵部３１のロックを解除しうる領域）と同じにする。ベースフィルム３４の形成材料としては、例えばポリエステル等の合成樹脂フィルムを用いることができる。
　導電性パターン３３は、ベースフィルム３４の全面に沿って屈曲して形成されている。
　導電性パターン３３の形成材料としては、例えば酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ、及び酸化亜鉛等の透明な金属を用いることができる。
　センサー３２によって導光体２の異常（導光体２の破損、導電性パターン３３の断線）が検出されたときは、異常検出信号として有線または無線により警報装置７に送信される。警報装置７は、センサー３２から発せられた異常検出信号に基づいて警報を発する。
　第３の実施形態の太陽光発電装置３０においては、鍵部３１の近傍の領域における導光体２の破損を検知するセンサー３２を備えているので、さらに防犯性の向上を図った窓として利用することができる。例えば、侵入者等が鍵部３１の近傍の領域における導光体２の一部を開口させた場合、電流計６によって検出される電流の量の変化は微小なものとなり、導光体２が異常であるにもかかわらず、警報装置７が警報を発しないことが生じうる。しかしながら、第３の実施形態においては、鍵部３１の近傍の領域における導光体２の破損を検知するセンサー３２を備えている。そのため、電流計６によって検出される電流の量の変化が微小なものであっても、導光体２が異常のときは警報装置７が警報を発する。したがって、第３の実施形態の太陽光発電装置３０においては、さらに防犯性の向上を図ることができる。
　なお、第３の実施形態の太陽光発電装置３０では、センサー３２として導電性パターン３３の断線を検知するセンサーを例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、センサーとして赤外線センサーを適用することも可能である。
[第４の実施形態]
　以下、本発明の第４の実施形態について、図１０を用いて説明する。
　第４の実施形態の太陽光発電装置４０の基本構成は第２の実施形態と同様であるが、不可視光照明装置４１を備える点で第２の実施形態と異なる。
　図１０は第４の実施形態の太陽光発電装置４０の概略構成図である。
　なお、図１０において、第２の実施形態で用いた図６と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
　第４の実施形態の太陽光発電装置４０においては、図１０に示すように、第２の実施形態の太陽光発電装置２０の基本構成に加えて、不可視光照明装置４１を備えている。
　不可視光照明装置４１は、導光体２の太陽電池素子３が設けられた側と反対側の端面の近傍（蓄電池５の上方）に配置されている。このように、不可視光照明装置４１は、蓄電池５の上方に配置されていても良いし、蓄電池５の側方あるいは導光体２の内部や外部などに配置されていても良い。
　不可視光照明装置４１としては、例えば紫外線ＬＥＤ（ＵＶＬＥＤ）を備えた照射装置を用いることができるが、これに限らない。
　例えば、不可視光照明装置４１としては、赤外線ＬＥＤ（ＩＲＬＥＤ）を備えた照明装置を用いることができる。紫外線では夜間でも窓ガラスが発光してしまう場合があり、室内外にいる人に違和感を与える場合があるので、赤外線を、導光体２内を導光する角度で照射し、太陽電池でモニターするようにすればよい。そうすれば、蛍光体が光ることなく、夜間の防犯モニターとすることができる。
　また、不可視光照明装置４１としては、光によって励起されて長波長側にずれたスペクトル成分を有する光を蛍光として発する蛍光体を備えた照明装置を用いることもできる。
　不可視光照明装置４１は、蓄電池５と電気的に接続されており、蓄電池５に蓄えられた電流によって作動する。不可視光照明装置４１は、導光体２の内部を伝播するよう端面２ｃ（図２参照）に向けて不可視光Ｌｕｖを射出する。太陽電池素子３は、導光体２の端面２ｃから射出された不可視光を受光して発電する。
　第４の実施形態の太陽光発電装置４０においては、不可視光照明装置４１を備えているので、常に警報装置７を正常に作動させることができる。例えば、夜間および晴天以外等、導光体２に入射する光が極端に少ない場合、電流計６によって検出される電流の量の変化は微小なものとなり、導光体２が異常であるにもかかわらず、警報装置７が警報を発しないおそれがある。しかしながら、第４の実施形態においては、不可視光照明装置４１を備えているので、外部から導光体２が光っているようには見えないものの、太陽電池素子３は常に不可視光を受光して発電し、導光体２が異常のときは警報装置７が警報を発する。したがって、第４の実施形態の太陽光発電装置４０においては、常に警報装置７を正常に作動させることができる。
　一方、不可視光ではなく可視光を射出する照明装置を設けることもできる。この場合、外部から導光体が光って見えるため侵入者等の浸入を抑制することができるものの、夜間に内部（部屋の中）が明るくなるため生活に不便となる。
　なお、本発明の技術範囲は、上記第１～第４の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば上記第１～第４の実施形態では、導光体として板状体を用いたが、導光体の形状は板状体に限定されることなく、例えば棒状体であっても良く、適宜変更が可能である。その他、上記第１～第４の実施形態における各種構成要素の形状、寸法、数、配置、構成材料、製造方法等については、上記第１～第４の実施形態で例示したものに限らず、適宜変更が可能である。
　例えば上記第１～第４の実施形態では、導光体を窓に用いる例を挙げて説明したが、これに限らず、窓以外の用途にも適用可能である。例えば、導光体を屋根に設置して用いてもよい。この場合であっても、導光体が異常のときは警報装置が警報を発することにより、防犯性の向上を図ることが可能となる。
　本発明は、太陽光発電装置などに利用可能である。
　１，１０，２０，３０，４０　　太陽光発電装置
　２，１２　　導光体
　２ａ，１２ａ　　第１主面
　２ｂ，１２ｂ　　第２主面
　２ｃ，１２ｃ　　端面
　３　　太陽電池素子
　５　　蓄電池
　６　　電流計
　７　　警報装置
　８　　検出部
　９　　判定部
　３１　　鍵部
　３２　　センサー
　４１　　不可視光照明装置
　Ｔ１　　反射面
　Ｔ２　　透過面
　Ｆ　　透過面

Claims (8)

  1. 　主面から入射した光を端面に伝播させる導光体と、
    　前記導光体の前記端面から射出された光を受光して電流を生成する太陽電池素子と、
    　前記電流の量を検出する電流計と、
    　前記電流計によって検出された電流の量の変化に基づいて警報を発する警報装置と、
    　を備える太陽光発電装置。
  2. 　前記導光体は、第１主面と、第２主面と、前記第１主面および前記第２主面に接する端面とを有し、光を前記第１主面と前記第２主面との間で伝播させて前記端面から射出させ、
    　前記導光体の前記第２主面側に、前記第１主面から入射した光を反射させて前記光の進行方向を変更する反射面と、前記第１主面から入射した光を透過させて外部に射出させる透過面と、が設けられる請求項１に記載の太陽光発電装置。
  3. 　前記導光体の周囲に設けられた窓枠と、
    　前記導光体を施錠するための鍵部と、
    　前記鍵部の近傍の領域における前記導光体の破損を検知するセンサーと、
    　を更に備える請求項２に記載の太陽光発電装置。
  4. 　前記導光体は、前記主面から入射した光によって励起されて蛍光を発する蛍光体を含み、
    　前記太陽電池素子は、前記蛍光体から射出された蛍光を受光して発電する請求項１に記載の太陽光発電装置。
  5. 　前記電流計によって検出された電流の量を所定の時間毎に検出する検出部と、
    　前記検出部によって検出された前記電流の量がしきい値以上であるか否かを判定する判定部と、を更に備え、
    　前記警報装置は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記所定の時間における電流の量がしきい値未満であると判定されたときに警報を発する請求項１に記載の太陽光発電装置。
  6. 　前記電流計によって検出された電流の量を所定の時間毎に検出する検出部と、
    　前記検出部によって検出された前記電流の量がしきい値以上であるか否かを判定する判定部と、を更に備え、
    　前記検出部は、前記電流計によって検出された電流の量の単位時間当たりの変化率を所定の時間毎に検出し、
    　前記判定部は、前記検出部によって検出された前記変化率がしきい値以上であるか否かを判定し、
    　前記警報装置は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記変化率がしきい値以上であると判定されたときに警報を発する請求項１に記載の太陽光発電装置。
  7. 　前記導光体に向けて不可視光を射出する不可視光照明装置を更に備え、
    　前記太陽電池素子は、少なくとも太陽光による発電が行われていないときに、前記導光体の前記端面から射出された前記不可視光を受光して発電する請求項１に記載の太陽光発電装置。
  8. 　前記太陽電池素子によって発電された電流を蓄える蓄電池を更に備える請求項１に記載の太陽光発電装置。
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