WO2013125105A1 - 太陽光発電システム - Google Patents

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solar
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森井泉　仁
勇人 荒井
憲市 本田
慶一 廣瀬
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立山科学工業株式会社
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    • 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
    • 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
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/10—Supporting structures directly fixed to the ground
    • 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 photovoltaic power generation system, and more particularly to improvement of power generation efficiency by effective use of sunlight.
  • a solar cell is a power device that directly converts light energy into electric power using the photovoltaic effect, and silicon solar cells, dye-sensitized types, and the like have been introduced.
  • a solar battery utilization mode there is one using a stacked solar cell capable of receiving both front and back surfaces as a photovoltaic power generation panel in order to increase the utilization efficiency of sunlight. Introduced are those in which the surfaces are set so as to face each other at right angles to the vertical direction (for example, see Patent Document 1 or Patent Document 2 below).
  • the photovoltaic power generation panel is installed in a direction perpendicular to the vertical direction, it is easily affected by strong winds, and if the solar panel is damaged by strong winds or flying objects accompanying it, the necessary power will be covered. There is no problem. In particular, when a solar cell panel is installed at a high position such as a streetlight, not only the wind power is increased, but also there is a problem that the reflected light from the ground is attenuated as the height is increased and the light receiving efficiency is poor. .
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a solar power generation system that has high light receiving efficiency and is resistant to bad weather such as strong winds and heavy snowfall.
  • the photovoltaic power generation system made to solve the above-mentioned problems is a photovoltaic power generation apparatus that receives sunlight to generate power, and is located below the photovoltaic power generation apparatus and emits sunlight to the photovoltaic power generation apparatus.
  • the solar power generation device includes a light receiving surface on the front and back sides, and both the solar power generation device and the reflection member are about 30 degrees to about 60 degrees with respect to a horizontal plane. It is supported so as to be inclined.
  • the solar power generation device may be configured to include a pair of solar cell panels arranged to face each other with a gap so that light can be received from the front and back.
  • a shape having flatness such as a rectangular disk shape or a disk shape is desirable, and irregularities may be appropriately provided.
  • an electric lamp that is turned on with the electric power of the photovoltaic power generation device is provided below the reflective member, and a reflective surface that reflects light rays emitted from the electric lamp is provided on the lower surface of the reflective member.
  • the electric lamp may be an illuminating lamp or a snow melting lamp such as an infrared lamp.
  • a reflective member that reflects sunlight to the photovoltaic power generation apparatus is provided below the photovoltaic power generation apparatus, and the photovoltaic power generation apparatus can receive light from the front and back sides.
  • the structure is provided with a pair of solar cell panels that are opposed to each other with a gap so that light can be received from the front and back, heat conduction between the front and back solar cell panels can be mutually suppressed, and deterioration of power generation efficiency can be prevented. it can.
  • the solar power generation device and the reflecting member are supported so as to be inclined at about 30 degrees to about 60 degrees with respect to the horizontal plane, so that excessive wind pressure is not greatly limited without greatly limiting the light receiving direction.
  • it creates an appropriate air flow near the solar power generation device and the reflection member, and in snowy countries, it is combined with the inclination to promote the snow falling on the solar power generation device and the reflection member. Even outside the snowy country, it is possible to remove dirt and dust generated on the surface of the solar power generation device, and further to cool the solar power generation device.
  • the lamp is directed upward.
  • the light and heat emitted from the lamp can be reflected downward by the reflecting member, and wasteful dissipation of energy emitted from the lamp can be avoided.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows an example of the solar energy power generation system by this invention. It is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the solar power generation device in the solar power generation system by this invention. It is a table
  • FIG. 1 a solar power generation device 1 that generates power by receiving sunlight on a pole 5 fixedly installed at an installation location, and the solar power generation device 1 positioned below the solar power generation device 1.
  • a rectangular flat plate-like reflecting member 2 that reflects sunlight, a lamp 6 that is lit by the electric power of the photovoltaic power generator 1, and a control panel 9 thereof are supported.
  • the solar power generation device 1 includes a laminated solar cell panel 4 capable of receiving light on both front and back sides, and a frame 8 that reinforces the solar cell panel and seals a current-carrying portion of the laminated solar cell. (See FIG. 2 (A)), or two single-sided solar cell panels 4 and 4 and a light-transmitting flat plate that covers and protects the outer surfaces of the front and back solar cell panels 4 and 4 , And a frame 8 that supports them and seals the photovoltaic power generation device 1 (see FIG. 2 (B)) may be used. A connecting portion (not shown) for fixing the photovoltaic device 1 to the pole 5 is added.
  • the light transmission plate 7 is a flat plate that can have light transmission properties such as glass or resin (even if it is a curved plate). Good). Further, in the frame 8, the pair of solar cell panels 4, 4 can receive light from the front and back surfaces (the light receiving surfaces are arranged outward, respectively). 4 can be opposed to each other through the gap 3, the pair of light transmission plates 7, 7 can be supported outside the front and back solar cell panels 4, 4, and the internal gap 3 of the solar power generation device 1 can be made substantially airtight A structure that can be sealed can be employed.
  • the reflection member 2 has a reflection surface (a mirror surface or a surface having a color with high reflection efficiency, etc.) on both the front and back surfaces of a plate having strength that can withstand wind and rain and snow. ) And a connecting portion (not shown) for fixing the reflecting member 2 to the pole 5.
  • the reflecting surface include those in which the surface of the reflecting member 2 itself is a reflecting surface, and those formed by attaching or supporting the material or member constituting the reflecting surface on the front and back surfaces of the reflecting member 2. It is done.
  • the members constituting the reflecting surface are appropriately selected from those supporting an existing mirror, a metal mesh having fine gloss, a concave reflecting member 2 for improving light collection efficiency, a white light weight resin having a good reflecting efficiency, and the like. Just choose.
  • they may fix the integrated member on the front and back surfaces of the reflecting member 2, or may disperse a plurality of downsized members on the front and back surfaces of the reflecting member 2.
  • the light receiving surface of the solar power generation device 1 and the reflecting surface of the reflecting member 2 are both supported with respect to the pole 5 so as to be inclined at about 30 degrees to about 60 degrees with respect to the horizontal plane.
  • the positional relationship between the two is a range in which the projected area when viewed from the side does not exceed the area of one of the photovoltaic power generation device 1 or the reflecting member 2 as a series of projected areas.
  • the point that the relationship is not affected by strong winds, the point that snow and dust are not sandwiched between the two, the point of earning the amount of sunlight irradiated to the reflecting member 2 (the upper surface of the reflecting member 2 is sunlight) This is desirable in that the area hidden behind the power generator 1 is reduced) and the influence of strong winds is reduced.
  • the lamp 6 may be appropriately selected from an LED lamp, a fluorescent lamp, a mercury lamp, and the like that are lit by the electric power generated and stored in the solar power generation device 1.
  • an infrared lamp or the like may be used as appropriate according to the situation.
  • the said control board 9 can be made into the specification which can control accumulation
  • the pole 5 is a metal pipe or the like having sufficient strength to support the photovoltaic power generator 1, the reflecting member 2, the electric lamp 6 and the like to be supported by the pole, and has a base portion embedded in the ground. It may be erected by an existing method such as fixing or erected in a form supported by an existing structure.
  • the solar power generation system used as an illuminating lamp is shown, but it can also be embodied as a solar power generation system for the purpose of generating power exclusively.
  • the electric lamp 6 may not be necessary, and it may not be necessary to provide a reflecting surface for reflecting light rays on the lower surface of the reflecting member 2.
  • the photovoltaic power generation system according to the present invention has the reflection member 2 attached as described above, so that the electric power obtained by the solar cell panel on the back surface is greatly improved as compared with the case where the reflection member 2 is not attached ( Electricity is higher when there is snow.)
  • 1 solar power generation device 2 reflecting member, 3 gap, 4 solar cell panel, 5 poles, 6 electric lights, 7 light transmission plates, 8 frames, 9 control panel,

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Abstract

【課題】　受光効率が高く、強風や豪雪など悪天候にも強い太陽光発電システムの提供。 【解決手段】　太陽光発電装置１と、当該太陽光発電装置１の下位に位置し前記太陽光発電装置１へ太陽光を反射させる反射部材２を備え、　前記太陽光発電装置１は、表裏に受光面を備え、当該太陽光発電装置１及び前記反射部材２は、ともに水平面に対して約３０度から約６０度の傾斜となる様に支持されていることを特徴とする太陽光発電システム。

Description

太陽光発電システム
　本発明は、太陽光発電システムに関し、特に、太陽光の有効利用による発電効率の向上に関する。
　従来、日中において太陽光による発電及び蓄電を行い、夜間において蓄えた電力を種々の目的に消費する太陽光発電システムが広く用いられている。
　太陽電池は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する電力機器であり、シリコン太陽電池や色素増感型等が紹介されている。
　太陽電池の利用態様として、具体的には、太陽光の利用効率を高めるべく太陽光発電パネルとして表裏両面受光が可能な積層型太陽電池を用いたものがあり、太陽光発電パネルをその表裏受光面が各々鉛直方向に対して直角方向へ向く様に設置したもの（例えば、下記特許文献１又は特許文献２参照。）が紹介されている。
　また、具体的な太陽光発電パネルの構造としては、前記光透過性板材と前記反射鏡の間の空気層内に太陽電池のパネルを配置した太陽光発電パネル（例えば、下記特許文献３参照。）が紹介されている。
特開２００５－１２４３８１号公報 特開２００６－０８０５６８号公報 特開２００８－０１６５９５号公報
　しかしながら、太陽光発電パネルを鉛直方向に対して直角方向へ向く様に設置すると、強風の影響を受け易く、強風やそれに伴う飛来物により太陽電池パネルが破損しては、必要な電力が賄えないという問題がある。殊に、街灯のような高い位置に太陽電池パネルを設置する場合には、より風力が増すのみならず、高さが増す毎に地面からの反射光が減衰し受光効率が悪いという問題もある。
　前記光透過性板材と前記反射鏡の間の空気層内に太陽電池のパネルを配置した太陽光発電パネルにあっては、太陽光発電パネルの厚みが薄いと、反射鏡による太陽電池パネルへの集光効率が悪くなる他、前記空気層内に熱がこもるという問題がある。
　また、豪雪地においては、光透過性板材の表面に雪が溜まるという問題もある。
　本発明は上記実情に鑑みて成されたものであって、受光効率が高く、強風や豪雪など悪天候にも強い太陽光発電システムの提供を目的とする。
　上記課題を解決する為になされた本発明による太陽光発電システムは、太陽光を受けて発電する太陽光発電装置と、当該太陽光発電装置の下位に位置し前記太陽光発電装置へ太陽光を反射させる反射面を具備した反射部材を備え、前記太陽光発電装置は、表裏に受光面を備え、当該太陽光発電装置及び前記反射部材は、ともに水平面に対して約３０度から約６０度の傾斜となる様に支持されていることを特徴とする。
　前記太陽光発電装置は、表裏から受光可能となる様に空隙を介して対向配置した一対の太陽電池パネルを備える構成としてもよい。
　前記太陽光発電装置及び反射部材の形状にあっては、矩形盤状又は円盤状など扁平性を持った形状が望ましく、適宜凹凸が与えられたものであってもよい。
　前記反射部材の下位に、前記太陽光発電装置の電力で点灯する電灯を備え、前記反射部材の下面に、前記電灯が発する光線を反射する反射面を備える構成とすることも可能である。
　前記電灯は、照明灯であってもよいし、赤外線灯の様な融雪灯等であってもよい。
　本発明による太陽光発電システムによれば、太陽光発電装置の下位に、当該太陽光発電装置へ太陽光を反射させる反射部材を備え、且つ前記太陽光発電装置が、表裏から受光可能となる様に太陽電池パネルを備える構成を採ることによって、一枚の太陽光発電装置について、その表裏双方を太陽電池パネルの受光面として利用することができ、受光面積を損なうことなく風や雨や雪に対する投影面積を削減することができる。表裏から受光可能となる様に空隙を介して対向配置した一対の太陽電池パネルを備える構造とすれば、表裏太陽電池パネル間における熱伝導を相互に抑制し、発電効率の悪化を防止することができる。
　また、当該太陽光発電装置及び前記反射部材は、ともに水平面に対して約３０度から約６０度の傾斜となる様に支持されていることによって、受光方向を大きく制限することなく、過度の風圧を逃がすと共に、前記太陽光発電装置や反射部材の近傍に適度な空気の流れを造り、雪国にあってはその傾斜と相俟って太陽光発電装置や反射部材に積もった雪の滑落を促し、雪国以外にあっても、太陽光発電装置の表面に生じた汚れやゴミの排除、更には、太陽光発電装置の冷却を促すことができる。
　前記反射部材の下位に、前記太陽光発電装置の電力で点灯する電灯を備え、前記反射部材の下面に、前記電灯が発する光線を反射する反射面を備える構成を採れば、電灯が上位に向けて発した光や熱を、前記反射部材により下方へ向けて反射することができ、電灯の発するエネルギーの無駄な放散を回避することができる。
本発明による太陽光発電システムの一例を示す斜視図である。 本発明による太陽光発電システムにおける太陽光発電装置の構造を示す要部縦断面図である。 本発明による太陽光発電システムにおける反射部材の効果を示す表である。
　以下、本発明による太陽光発電システムの実施の形態を、街灯（照明灯）として具現した例として図面に基づき詳細に説明する。
　図１に示す例は、設置個所に固定立設されるポール５に、太陽光を受けて発電する太陽光発電装置１と、当該太陽光発電装置１の下位に位置し前記太陽光発電装置１へ太陽光を反射させる方形平板状の反射部材２と、前記太陽光発電装置１の電力で点灯する電灯６と、その制御盤９を支持したものである。
　前記太陽光発電装置１には、表裏両面での受光が可能な積層型の太陽電池パネル４と、それを補強し且つ当該積層型太陽電池の通電部を密封するフレーム８とで構成されるもの（図２（Ａ）参照）を用いてもよいし、二枚の片面受光の太陽電池パネル４，４と、表裏太陽電池パネル４，４の外面を覆い保護する光透過性を持つ平板（以下、光透過板７と記す。）と、それらを支持し太陽光発電装置１を密封するフレーム８とで構成されるもの（図２（Ｂ）参照）を用いても良く、これらの様な太陽光発電装置１をポール５に固定する為の連結部（図示省略）を付加して構成される。
　後者、即ち、二枚の片面受光の太陽電池パネル４，４を用いた構成では、前記光透過板７は、ガラスや樹脂等、光透過性を持ち得る平板である（曲板であってもよい）。
　また、前記フレーム８にあっては、前記一対の太陽電池パネル４，４が各々表裏から受光可能となる様に（各々受光面を外側に向けて配置する。）当該一対の太陽電池パネル４，４を空隙３を介して対向配置でき、表裏太陽電池パネル４，４の外側において、一対の光透過板７，７を支持でき、且つ当該太陽光発電装置１の内部空隙３を略気密状態に封じることができる構造を採用することができる。
　当該例による前記反射部材２は、風雨や積雪に耐え得る強度を持った板体の表裏両面に、当該表裏両面の略全面に亘る反射面（鏡面、又は反射効率が高い色彩を持った面等）を備えると共に、当該反射部材２をポール５に固定する為の連結部（図示省略）を備えたものである。
　前記反射面としては、前記反射部材２の表面自体が反射面たるもの、前記反射部材２の表裏面に前記反射面を構成する素材又は部材を、被着又は支持することによって形成したものが挙げられる。
　前記反射面を構成する部材は、既成の鏡を支持したもの、目の細かい光沢を有する金属メッシュ、集光効率を高める凹面状反射部材２、反射効率の良い白色の軽量樹脂等のなかから適宜選択すればよい。また、それらは、一体型の部材を反射部材２の表裏面に定着しもよいし、小型化した複数の部材を反射部材２の表裏面に複数散設してもよい。
　前記太陽光発電装置１の受光面及び前記反射部材２の反射面は、前記ポール５に対し、ともに水平面に対して約３０度から約６０度の傾斜となる様に支持する。両者の位置関係（例えば間隔）は、側方から見た両者の投影面積が、一連の投影面積として、前記太陽光発電装置１又は反射部材２のいずれか一枚の面積を超えない範囲の位置関係を採ることが、強風等の影響を受けない点、両者の間に雪やゴミが挟まらない点、反射部材２への太陽光の照射量を稼ぐ点（反射部材２の上面が太陽光発電装置１の陰に隠れる面積を少なくする点）及び強風の影響を緩和する点などで望ましい。
　前記電灯６は、該当として具現した当該例にあっては、前記太陽光発電装置１で発生し蓄積された電力で点灯するＬＥＤ灯、蛍光灯、水銀灯等を適宜選択すれば良い。尚、照明の目的以外に用いる場合にあっては、状況に応じて赤外線灯などを適宜使用しても良い。
　前記制御盤９は、電灯６の点灯及び消灯並びに出力を調整し、又は太陽光発電システムで得た電力の蓄積及び放電等を制御できる仕様とすることができる。
　前記ポール５は、当該ポールが支持すべき太陽光発電装置１、反射部材２、及び電灯６等を支持するに足る強度を持った金属パイプ等であって、地中に埋設した基礎で基部を固定する等の既存の手法で立設し、又は既存の構築物で支持する形で架設すれば良い。
　上記例にあっては、照明灯として利用した太陽光発電システムを示したが、専ら発電することを目的とする太陽光発電システムとして具現することもできる。
　その様な場合は、前記電灯６が不要である場合もあり、前記反射部材２の下面に、光線を反射する反射面を備える必要もない場合もある。
　本発明による太陽光発電システムは上記の如く反射部材２を付設することによって、裏面の太陽電池パネルによって得られる電力は、反射部材２を付設しない場合と比べて大きく向上することが確認できた（積雪時の方が電力が高い）。
　　１　太陽光発電装置，２　反射部材，３　空隙，４　太陽電池パネル，
　　５　ポール，６　電灯，７　光透過板，８　フレーム，９　制御盤， 

Claims (3)

  1. 　太陽光を受けて発電する太陽光発電装置と、当該太陽光発電装置の下位に位置し前記太陽光発電装置へ太陽光を反射させる反射面を具備した反射部材を備え、
    　前記太陽光発電装置は、表裏に受光面を備え、
    　当該太陽光発電装置及び前記反射部材は、ともに水平面に対して約３０度から約６０度の傾斜となる様に支持されていることを特徴とする太陽光発電システム。
  2. 　前記太陽光発電装置は、表裏から受光可能となる様に空隙を介して対向配置した一対の太陽電池パネルを備えることを特徴とする前記請求項１に記載の太陽光発電システム。
  3. 　前記反射部材の下位に、前記太陽光発電装置の電力で点灯する電灯を備え、
    　前記反射部材の下面に、前記電灯が発する光線を反射する反射面を備える前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載の太陽光発電システム。
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