WO2015022755A1 - 光導管内臓の太陽電池セル及び高階層による太陽光発電構造 - Google Patents

光導管内臓の太陽電池セル及び高階層による太陽光発電構造 Download PDF

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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • a photovoltaic power generation system that integrates a hexahedral solar battery cell and a high-layer structure, each including a condenser lens, a light emitting diode, and a light pipe with a reflector.
  • the present invention embeds a light pipe incorporating a condensing lens, light emitting diode illumination, and a reflector in a solar battery cell, and integrates it with a hexahedral cell and module of a high hierarchy (for example, 10 stories). This is related to the conversion efficiency and site area efficiency improvement.
  • the conversion efficiency is 10 to 20 percent.
  • the present invention has been made to greatly improve the above-described drawbacks.
  • a light conduit containing a condenser lens, a reflector, and a light emitting diode illumination device is embedded.
  • sunlight is absorbed and reflected by the entire solar cell of the hexahedron (floor surface, ceiling surface, four-way wall). The reflected sunlight is sequentially transmitted to each room below through the light conduit.
  • the present invention is a solar cell and module having the above-described structure and incorporating a condenser lens, a reflector, and a light conduit for light-emitting diode illumination.
  • the solar cell, condensing lens, reflector, and light-emitting diode light conduit are integrated, especially the shape and angle of the cell at the top of the high hierarchy, and the condensing lens, reflector, and light-emitting diode illumination.
  • daylight can be taken from all directions. It can be replaced with a light-emitting diode illuminator in the rain or at night.
  • solar power generation is possible using solar cells and modules of hexahedrons (floor surface, ceiling surface, four-way wall). Thereby, the improvement of the conversion efficiency of a photovoltaic cell and the efficiency improvement with respect to a land area can be aimed at significantly.
  • a light conduit is built in one end of the solar cell, and an inner portion of the light conduit is provided with an aluminum reflector, a condenser lens, and a light emitting diode illumination.
  • the cell and module are fixed to a high hierarchy type. Sunlight is absorbed by the hexahedron (floor surface, ceiling surface, four-sided wall) of each room on each floor using an optical conduit.
  • the sunlight reflected by the reflector at one end of the cell enters the light conduit on the floor surface, is strengthened by the condenser lens, and enters the hexahedral (floor surface, ceiling surface, four-sided wall) cell of the lower floor.
  • the absorbed and reflected light is sequentially transmitted to the lower floor and repeats the absorption reflection.
  • the present invention has the above structure. Considering the three laws of light straight, reflection and refraction, the cells and modules that hit the roof of the top floor are equipped with multiple reflectors and condensing lenses with different angles to collect sunlight from all directions. . This structure takes into account the maintenance of solar cells and modules, light conduits, and employs appropriate spacing for repair and replacement. As other application examples, there is a demand for roof-type power generation, and mobile solar power generation devices for electric vehicles, construction machinery, and fishing boats. It can be used in the higher floors of greenhouses and plant factories. As an alternative to the optical conduit, use an optical fiber line with little light loss. Of course, a condensing lens and an optical fiber with a light emitting diode illumination device are used.
  • the condenser lens of the optical conduit in two stages. Light emitting diodes do not generate excessive heat like incandescent lamps. High-concentration type optical lenses range from 200 times to 500 times. Install as necessary.

Abstract

太陽電池セル１の一端に、集光レンズ２、発光ダイオード照明装置３反射板の付いた光導管４を内蔵させる。高階層の最上部から一階の床面まで、光導管を通して、順次、各階各部屋の六面体５である、床面、天井面、四方壁のセルに照射、反射の一体化した、高階層構造６による変換効率、敷地面積効率を大幅に向上させる太陽光発電システムを特徴とする。

Description

光導管内臓の太陽電池セル及び高階層による太陽光発電構造
集光レンズ、発光ダイオード、反射板付光導管を内蔵した六面体の太陽電池セル及び高階層構造を一体化した太陽光発電システム。
この発明は、太陽電池セルに集光レンズ、発光ダイオード照明、反射板を内蔵した光導管を埋め込み、高階層（例として、１０階建て）の六面体のセル及びモジュールと一体化した、太陽電池パネルの変換効率、敷地面積効率向上に関するものである。
従来の太陽電池セルでは、変換効率は１０パーセントから２０パーセントである。
１　太陽光発電の大量発電には、広い敷地面積が必要だつた。
２　セル及びモジュールの生産コストが割高である。
３　昼間、南側に向けたモジュールに太陽光が直入射する時間が限られている。
４　夜間、雨天は発電しない。
本発明は、以上のような欠点を大幅に改良する為になされたものである。
　太陽電池セル一端に、集光レンズ、反射板、発光ダイオード照明の装置を内蔵した光導管を埋め込む。
高階層の各階各部屋において、六面体（床面、天井面、四方壁）の太陽電池セル全体に、太陽光を吸収、反射させる。
反射させた太陽光は、光導管を通じて、下の各部屋に順次伝達する。
本発明は、以上の構造よりなる、集光レンズ、反射板、発光ダイオード照明の光導管を内蔵した、太陽電池セル及びモジュールである。
 発明の効果
太陽電池セルと集光レンズ、反射板、発光ダイオード照明の光導管が一体となっており、特に、高階層の最上部にあるセルの形状、角度、更に集光レンズ、反射板、発光ダイオード照明を工夫設置することで、昼間の時間、全方位から採光できる。
雨天、夜間は発光ダイオード照明装置で代替できる。
最上階から一階部分まで、六面体（床面、天井面、四方壁）の太陽電池セル及びモジュールによる太陽光発電が可能である。
これにより、太陽電池セルの変換効率の向上、土地面積に対する効率向上を大幅に図る事ができる。
本発明の平面図である。 本発明の断面図である。 本発明の断面図である。
１　太陽電池セル　　　　　　２　集光レンズ　　　　　３　　発光ダイオード照明装置４　光導管　　　　　５　六面体（床面、天井面、四方壁）のセル　　６　高階層構造
以下、本発明を実施する為の形態について説明する。
太陽電池セルの一端に、光導管を内蔵させ、その光導管の内側部分はアルミ反射板、集光レンズ、発光ダイオード照明を装置する。
そのセル及びモジュール、高階層式に固定する。光導管を利用して各階各部屋の六面体（床面、天井面、四方壁）に太陽光を吸収させる。
一方、セルの一端にある反射板で反射された太陽光は、床面の光導管に入り、集光レンズで強められ、下の階の六面体（床面、天井面、四方壁）のセルに吸収され、反射された光は順次、下の階へ伝えられて、吸収反射を繰り返していく。
本発明は、以上のような構造である。
光の直進、反射、屈折の三法則を考えて、最上階の屋根の部分に当たるセル及びモジュールは、全方位の太陽光を採光する為に角度の異なる複数の反射板と集光レンズを設置する。
この構造は、太陽電池セル及びモジュール、光導管のメンテナンスを考慮し、修理及び取り換えの為の適切な間隔を採用する。
その他の応用例として　屋根発電、更に電気自動車、建設機械、漁船用農業用等の移動式太陽光発電装置に需要がある。
ビニールハウス、植物工場の高階層に活用できる。
尚、光導管の代用として、光の損失が少ない光ファイバーの線を使う。勿論、集光レンズ及び発光ダイオード照明装置付光ファイバーを使う。
　光の強さと発電量は正比例するので、太陽光発電の目的、状況に応じて低倍率、高倍率の集光レンズの組み合わせを採用する。プラスチックの集光レンズで、コスト削減。反射された光を、集光レンズを通す事で光の強さを維持する。
１センチ角の電池セルでも、充分に威力を発揮できる。高効率の太陽光発電システムを作り出す事が可能となる。
三波長合成の白色光ダイオードは、太陽光に近い。太陽光の代用として雨天、夜間の発電に活用。室内、地下室の発電も可能である。
極小の発光ダイオード電球を内蔵させる。集光レンズを通して、多くの光を干渉させて、受光器、光導管に入れると、光の増幅の掛け算ができる。
光を吸収するセルは八面体、パラボアアンテナ型も有効。
光導管の集光レンズを二段で活用。　　　発光ダイオードは、白熱電灯のような過大な熱は出さない。
高集光タイプの光学系レンズは、２００倍から、５００倍。必要に応じて設置する。

Claims (2)

  1. 太陽電池セルの一端に、集光レンズ、発光ダイオード照明装置アルミ反射板の付いた光導管を内蔵させる。
  2. 高階層の、各階各部屋において、六面体（床面、天井面、四方壁）に反射板付太陽電池セルを設置。　　　請求項１と一体化した構造である。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004527913A (ja) * 2001-04-24 2004-09-09 アゴスチネッリ・パオロ 電子装置のための人工光源と共に作動する太陽電池付きパワー供給装置
JP2012227498A (ja) * 2011-04-19 2012-11-15 Kensei Kawauchi Ｌｅｄ太陽電池回路、発電機
JP2013058736A (ja) * 2012-05-10 2013-03-28 Fumio Otake ソーラーパネルにｌｅｄ光を照射し発電させる発明

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