WO2018008322A1 - 集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置及び水素精製システム - Google Patents

集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置及び水素精製システム Download PDF

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WO2018008322A1
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power generation
solar power
concentrating solar
generation module
substrate
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和正 鳥谷
充 稲垣
永井　陽一
岩崎　孝
斉藤　健司
塁 三上
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a concentrating solar power generation module, a concentrating solar power generation device, and a hydrogen purification system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-134836, which is a Japanese patent application filed on July 7, 2016. All the descriptions described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • a concentrating solar power generation module described in International Publication No. 2016/006573 is disposed on a housing, an FPC (Flexible Printed Circuit) substrate disposed on the bottom surface of the housing, and the FPC substrate. And a plurality of concentrating solar power generation elements.
  • the FPC boards are connected in series, and the plurality of concentrating solar power generation elements on the FPC board are connected in series.
  • JP 2012-94684 A discloses a hydrogen purification system including a concentrating solar power generation device and a hydrogen purification device.
  • the hydrogen purification device electrolyzes water with the power supplied from the concentrating solar power generation device to generate hydrogen.
  • a concentrating solar power generation module includes a housing, a substrate having a plurality of wiring layers arranged on the bottom surface of the housing and stacked, and disposed on the substrate. And a concentrating solar power generation element connected to the wiring layer.
  • the concentrating solar power generation elements connected to different wiring layers are connected in parallel to each other.
  • FIG. 1 is a perspective view of a concentrating solar power generation device 1 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a top view of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5A is an enlarged top view of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • FIG. 5B is an enlarged top view of the second layer from the top of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • FIG. 5C is an enlarged top view of the third layer from the top of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • FIG. 5D is an enlarged top view of the fourth layer from the top of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • 6 is a cross-sectional view taken along VI-VI in FIG. 5A.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 5A.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 5A.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a connection mode of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a connection mode of the concentrating solar power generation module 2 according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 11 is an enlarged top view of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the second modification of the embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the hydrogen purification system according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the hydrogen purification device 5 in the hydrogen purification system according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a connection mode between the hydrogen purification device 5 and the concentrating solar power generation device 1 in the hydrogen purification system according to the embodiment.
  • the voltage output from the concentrating solar power generation module is generally 50 V or higher.
  • a voltage of about 1.7 V is sufficient. If a voltage higher than this is supplied, a loss occurs. Thus, it may be preferable that the voltage output from the concentrating solar power generation device is low.
  • a concentrating solar power generation module is disposed on a housing, a substrate having a plurality of wiring layers disposed on the bottom surface of the housing and stacked, And a concentrating solar power generation element connected to the wiring layer.
  • the concentrating solar power generation elements connected to different wiring layers are connected in parallel to each other.
  • the concentrating solar power generation module of (1) it is possible to reduce the output voltage while suppressing an increase in wiring resistance without limiting the degree of freedom in wiring design.
  • the concentrating solar power generation module of (1) further includes a backflow prevention unit connected in series to the concentrating solar power generation device, and the backflow prevention unit prevents backflow from the concentrating solar power generation device.
  • the current in the direction toward the part may be passed, and the current in the direction from the backflow prevention part toward the concentrating solar power generation element may be blocked.
  • the concentrating solar power generation elements connected to the same wiring layer may be connected to each other in series.
  • the output voltage can be adjusted, so that the output voltage is optimized according to the required specifications of the equipment connected to the concentrating solar power generation apparatus. It becomes possible.
  • the substrate may have an end through-hole conductor disposed at the end and connected to the plurality of wiring layers.
  • the problem of heat generation due to a large current flowing can be suppressed by increasing the cross-sectional area of the wiring at a portion where a plurality of wiring layers are connected to each other. It becomes possible.
  • the concentrating solar power generation module of (1) to (4) there are a plurality of substrates, and the plurality of substrates may be connected in parallel to each other.
  • concentrating solar power generation module of (5) it is possible to reduce the output voltage even when more concentrating solar power generation elements are mounted.
  • a concentrating solar power generation device includes the concentrating solar power generation modules of (1) to (5). According to the concentrating solar power generation device of (6), the same effects as (1) to (5) are obtained.
  • a hydrogen purification system includes the concentrating solar power generation device of (6) and a plurality of hydrogen purifying devices connected in series to the concentrating solar power generation device, and a concentrating type.
  • the ratio of the voltage drop in the plurality of hydrogen purification apparatuses to the output voltage of the photovoltaic power generation apparatus may be 80% or more.
  • FIG. 1 is a perspective view of a concentrating solar power generation device 1 according to an embodiment.
  • the concentrating solar power generation device 1 includes a concentrating solar power generation module 2.
  • the concentrating solar power generation apparatus 1 includes a frame 3, a gantry 4, a solar compass (not shown), a control unit (not shown), and a drive unit (not shown). ing.
  • the concentrating solar power generation module 2 is disposed on the frame 3.
  • the number of concentrating solar power generation modules 2 is preferably plural.
  • the concentrating solar power generation modules 2 are preferably arranged in a matrix on the frame. Details of the configuration of the concentrating solar power generation module will be described later.
  • the frame 3 is mounted on the gantry 4 via a drive unit.
  • the drive unit includes a drive source such as a motor and changes the direction in which the frame 3 faces.
  • the solar azimuth meter is attached to the frame 3, for example.
  • the solar azimuth sensor detects the sun direction and outputs a signal indicating the sun direction to the control unit.
  • a control part controls a drive part so that the light-receiving surface of concentrating photovoltaic power generation module 2 may oppose the direction of the sun based on the signal from a solar direction meter.
  • FIG. 2 is a perspective view of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment has a housing 21.
  • the casing 21 includes a frame body 21a, a bottom plate 21b (see FIG. 3), and a top plate 21c.
  • the frame body 21 a constitutes the side wall of the concentrating solar power generation module 2.
  • the bottom plate 21b constitutes the bottom surface of the concentrating solar power generation module.
  • the top plate 21 c constitutes the top surface of the concentrating solar power generation module 2.
  • FIG. 3 is a top view of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • the top plate 21c is not shown.
  • the concentrating solar power generation module 2 includes a substrate 22 and a concentrating solar power generation element 23.
  • the substrate 22 is disposed on the bottom surface of the housing 21. That is, the substrate 22 is disposed on the bottom plate 21b.
  • a plurality of substrates 22 may be arranged.
  • the plurality of substrates 22 are arranged side by side in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the substrate 22.
  • the plurality of substrates 22 are connected in parallel.
  • the substrate 22 is preferably an FPC substrate.
  • a plurality of concentrating solar power generation elements 23 are provided on the substrate 22.
  • the concentrating solar power generation elements 23 are arranged on the substrate 22 along the longitudinal direction of the substrate 22.
  • the plurality of concentrating solar power generation elements 23 on the substrate 22 are connected in parallel.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • the concentrating solar power generation module 2 has an optical system 24.
  • the optical system 24 includes a primary optical system 24a and a secondary optical system 24b.
  • the primary optical system 24a is provided on the top plate 21c.
  • the secondary optical system 24 b is provided on the concentrating solar power generation element 23.
  • the primary optical system 24a collects sunlight on the secondary optical system.
  • the primary optical system 24a is, for example, a Fresnel lens.
  • the secondary optical system 24 b transmits the sunlight collected by the primary optical system 24 a onto the concentrating solar power generation element 23.
  • the secondary optical system 24b is, for example, a spherical lens.
  • FIG. 5A is an enlarged top view of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • FIG. 5B is an enlarged top view of the second layer from the top of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • FIG. 5C is an enlarged top view of the third layer from the top of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • FIG. 5D is an enlarged top view of the fourth layer from the top of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • 5A to 5D top views of the respective layers of the substrate 22 are shown. 5A to 5D, in order to clarify the structure of the wiring layer 22a, the illustration of the insulating layer 22b and the adhesive layer 22c overlying the wiring layer 22a is omitted.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along VI-VI in FIG. 5A.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 5A.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 5A.
  • the substrate 22 includes a wiring layer 22a, an insulating layer 22b, an adhesive layer 22c, a land portion 22d, a through-hole conductor 22e, and an end. Part through-hole conductor 22f.
  • a material having good thermal conductivity and electrical conductivity such as copper (Cu) is used.
  • a material having good insulating properties such as polyimide is used.
  • an epoxy resin adhesive is used for the adhesive layer 22c.
  • the substrate 22 has a plurality of wiring layers 22a.
  • the number of wiring layers 22 a is equal to the number of concentrating solar power generation elements 23 arranged on the substrate 22, that is, the concentration of concentrating solar power generation elements 23 arranged on the substrate 22.
  • the number of these four concentrating solar power generation elements 23 is divided into a concentrating solar power generation element 23a, a concentrating solar power generation element 23b, a concentrating solar power generation element 23c, and a concentrating type, respectively.
  • the number of the wiring layers 22a is 4 (the wiring layers 22a are referred to as the wiring layer 22aa, the wiring layer 22ab, the wiring layer 22ac, and the wiring layer 22ad, respectively). explain.
  • the wiring layer 22aa is the wiring layer 22a that is located closest to the surface side of the substrate 22
  • the wiring layer 22ab is the wiring layer 22a that is secondly positioned on the surface side of the substrate 22
  • the wiring layer 22ac is Third
  • the wiring layer 22 a is located on the front surface side of the substrate 22
  • the wiring layer 22 ad is the wiring layer 22 a located closest to the back surface side of the substrate 22.
  • the wiring layer 22aa, the wiring layer 22ab, the wiring layer 22ac, and the wiring layer 22ad are stacked in the substrate 22.
  • An insulating layer 22b is provided between the wiring layers 22a and on the front and back surfaces of the substrate 22.
  • An adhesive layer 22c is provided between the insulating layer 22b and the wiring layer 22a.
  • a plurality of land portions 22d are provided in the layer of the substrate 22 where the wiring layer 22aa is provided. That is, in the layer provided with the wiring layer 22aa in the substrate 22, the land portion 22da, the land portion 22db, the land portion 22dc, and the land portion 22dd are provided.
  • an opening is provided in the insulating layer 22b provided on the surface of the substrate 22 and the adhesive layer 22c located immediately below the insulating layer 22b provided on the surface of the substrate 22. From this opening, the land part 22da, the land part 22db, the land part 22dc, and the land part 22dd are exposed.
  • the concentrating solar power generation element 23 has a package housing 23e and an element body 23f.
  • a package electrode 23g is provided on the bottom surface of the package housing 23e.
  • the package electrode 23g is electrically connected to an element electrode provided on the element body 23f by solder, wire bonding or the like.
  • the package electrode 23g of each concentrating solar power generation element 23 is connected to each land portion 22d. More specifically, the package electrode 23g of the concentrating solar power generation element 23a is connected to the land portion 22da. The package electrode 23g of the concentrating solar power generation element 23b is connected to the land portion 22db. The package electrode 23g of the concentrating solar power generation element 23c is connected to the land portion 22dc. The package electrode 23g of the concentrating solar power generation element 23d is connected to the land portion 22dd.
  • the connection between the package electrode 23g and the land portion 22d is performed by a joining member 23h.
  • the joining member 23h is, for example, solder.
  • the land portion 22da is connected to the wiring layer 22aa.
  • the concentrating solar power generation element 23a is connected to the wiring layer 22aa.
  • the land portion 22db, the land portion 22dc, and the land portion 22dd are not connected to the wiring layer 22aa.
  • a plurality of through-hole conductors 22 e are provided in the substrate 22. That is, in the substrate 22, a through-hole conductor 22eb, a through-hole conductor 22ec, and a through-hole conductor 22ed are provided.
  • the through-hole conductor 22e is provided along the direction from the front surface of the substrate 22 to the back surface.
  • the through-hole conductor 22e is formed by plating a conductive layer such as a metal on the inner peripheral surface of the through-hole provided along the direction from the front surface to the back surface of the substrate 22.
  • the through-hole conductor 22e may be formed by filling a conductive layer such as metal inside the through-hole.
  • the through-hole conductor 22eb is connected to the land portion 22db.
  • the through-hole conductor 22eb extends from the layer where the wiring layer 22aa is provided to the layer where the wiring layer 22ab is provided, and is connected to the wiring layer 22ab.
  • the land portion 22db and the wiring layer 22ab are connected.
  • the concentrating solar power generation element 23b is connected to the wiring layer 22ab.
  • the land portion 22dc is connected to the wiring layer 22ac by a through-hole conductor 22ec that reaches the layer provided with the wiring layer 22ac from the layer provided with the wiring layer 22a.
  • the land portion 22dd is connected to the wiring layer 22ad by a through-hole conductor 22ed that reaches the layer provided with the wiring layer 22ad from the layer provided with the wiring layer 22aa.
  • the concentrating solar power generation element 23c is connected to the wiring layer 22ac, and the concentrating solar power generation element 23d is connected to the wiring layer 22ad.
  • the end through-hole conductor 22 f is provided at the end of the substrate 22.
  • the end through-hole conductor 22f is provided along the direction from the front surface of the substrate 22 toward the back surface.
  • the end through-hole conductor 22f is formed by plating a conductive layer such as metal on the inner peripheral surface of the through-hole provided along the direction from the front surface to the back surface of the substrate 22.
  • the end through-hole conductor 22f may be formed by filling a conductive layer such as metal inside the through-hole. Therefore, in the end through-hole conductor 22f, the cross-sectional area of the wiring in the direction perpendicular to the direction in which the current flows is wide.
  • the end through-hole conductor 22f extends from the layer provided with the wiring layer 22aa to the layer provided with the wiring layer 22ad, and is connected to the wiring layer 22aa, the wiring layer 22ab, the wiring layer 22ac, and the wiring layer 22ad. ing. Note that the end through-hole conductor 22 f is electrically connected to the end through-hole conductor 22 f of the other substrate 22.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a connection mode of the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment.
  • the concentrating solar power generation device 23a is connected to the wiring layer 22aa
  • the concentrating solar power generation device 23b is connected to the wiring layer 22ab
  • the concentrating solar power generation device 23c is connected to the wiring layer 22ac.
  • the concentrating solar power generation element 23d is connected to the wiring layer 22ad, and the wiring layer 22aa, the wiring layer 22ab, the wiring layer 22ac, and the wiring layer 22ad are connected to each other by the end through-hole conductor 22f. Yes.
  • the plurality of concentrating solar power generation elements 23 are connected in parallel on the substrate 22. That is, the concentrating solar power generation elements 23 connected to the different wiring layers 22a are connected in parallel to each other.
  • the end through-hole conductor 22f is connected to the end through-hole conductor 22f provided on the other substrate 22. Therefore, the concentrating solar power generation element 23 on a certain substrate 22 is also connected in parallel with the concentrating solar power generation element 23 on another substrate 22.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a connection mode of the concentrating solar power generation module 2 according to the first modification of the embodiment. As shown in FIG. 10, the concentrating solar power generation module 2 according to the first modification of the embodiment further includes a backflow prevention unit 25.
  • the backflow prevention unit 25 passes a current in a direction from the concentrating solar power generation element 23 toward the backflow prevention unit 25, but blocks a current in a direction from the backflow prevention unit 25 toward the concentrating solar power generation element 23.
  • the backflow prevention unit 25 is, for example, a diode. In this case, the anode of the diode is connected to the package electrode on the anode side of the concentrating solar power generation element 23.
  • the backflow prevention unit 25 is connected to the concentrating solar power generation element 23 in series.
  • the backflow prevention unit 25 is provided for each concentrating solar power generation element 23. That is, the backflow prevention unit 25 is similarly connected in series to the concentrating solar power generation element 23b, the concentrating solar power generation element 23c, and the concentrating solar power generation element 23d.
  • FIG. 11 is an enlarged top view of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the second modification of the embodiment.
  • the land portion 22da of the substrate 22 of the concentrating solar power generation module 2 according to the second modification of the embodiment includes a land portion 22daa and a land portion 22dab.
  • One of the land portions 22daa is connected to the wiring layer 22aa.
  • the other of the land portions 22daa is connected to one of the land portions 22dab.
  • the other of the land portions 22dab is connected to the wiring layer 22aa.
  • one of the land portions 22dba is connected to the wiring layer 22ab via the through-hole conductor 22eb.
  • the other of the land portions 22dba is connected to one of the land portions 22dbb.
  • the other of the land portions 22dbb is connected to the wiring layer 22ab through the through-hole conductor 22eb.
  • one of the land portions 22dca is connected to the wiring layer 22ac through the through-hole conductor 22ec.
  • the other of the land portions 22dca is connected to one of the land portions 22dcb.
  • the other of the land portions 22dcb is connected to the wiring layer 22ac through the through-hole conductor 22ec.
  • one of the land portions 22dda is connected to the wiring layer 22ad via the through-hole conductor 22ed.
  • the other of the land portions 22dda is connected to one of the land portions 22ddb.
  • the other of the land portions 22ddb is connected to the wiring layer 22ad through the through-hole conductor 22ed.
  • the package electrode 23g of the concentrating solar power generation element 23aa is connected to the land portion 22daa.
  • the package electrode 23g of the concentrating solar power generation element 23ab is connected to the land portion 22dab. That is, the concentrating solar power generation element 23aa and the concentrating solar power generation element 23ab connected to the same wiring layer 22a are connected in series to each other.
  • the concentrating solar power generation element 23ba and the concentrating solar power generation element 23bb connected to the wiring layer 22ab are connected in series to each other, and the concentrating solar power connected to the wiring layer 22ac is connected.
  • the power generation element 23ca and the concentrating solar power generation element 23cb are connected in series to each other, and the concentrating solar power generation element 23da and the concentrating solar power generation element 23db connected to the wiring layer 22ad are mutually connected. Are connected in series.
  • the concentrating solar power generation elements 23 connected to different wiring layers 22a are connected in parallel to each other and connected to the same wiring layer 22a.
  • the concentrating solar power generation elements 23 are connected in series with each other.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the hydrogen purification system according to the embodiment.
  • the hydrogen purification system according to the embodiment includes the concentrating solar power generation device 1 and the hydrogen purification device 5 according to the embodiment.
  • the output of the concentrating solar power generation device 1 is connected to the hydrogen purification device 5. Thereby, the electric power generated in the concentrating solar power generation device 1 is supplied to the hydrogen purification device 5.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the hydrogen purification apparatus 5 in the hydrogen purification system according to the embodiment.
  • the hydrogen purification device 5 includes a storage tank 51, an anode 52, and a cathode 53.
  • the storage tank 51 stores water to be electrolyzed.
  • the anode 52 and the cathode 53 are immersed in water stored in the storage tank 51.
  • the anode 52 and the cathode 53 are connected to the output of the concentrating solar power generation device 1.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a connection mode between the hydrogen purification device 5 and the concentrating solar power generation device 1 in the hydrogen purification system according to the embodiment. As shown in FIG. 14, a plurality of hydrogen purification apparatuses 5 may be connected in series to the concentrating solar power generation apparatus 1.
  • the concentrating solar power generation device 1 and the hydrogen so that the voltage dropped by the serially connected hydrogen purifying device 5 is 80% or more of the output voltage of the concentrating solar power generation device 1. It is preferable that the purification apparatus 5 is connected.
  • the voltage drop in the hydrogen purifier 5 is approximately 1.7V. Therefore, the voltage drop when five hydrogen purifiers 5 are connected in series is approximately 8.5V. On the other hand, the output voltage per one concentrating solar power generation element 23 is approximately 3.0V.
  • the wiring layer 22a has three layers, and the three concentrating solar power generation elements 23 are connected in series for each wiring layer 22a.
  • the output voltage of the concentrating solar power generation device 1 is about 9.0V. Therefore, in this example, the above ratio is achieved.
  • the wiring space is limited. Therefore, the degree of freedom in wiring design is extremely limited. Furthermore, in this case, the wiring width must be narrowed. As a result of the narrowing of the wiring width, the wiring resistance increases and the problem of heat generation occurs.
  • the substrate 22 has a plurality of wiring layers 22a. Therefore, according to the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment, the degree of freedom in wiring design is not limited, and it is possible to reduce the output voltage while suppressing an increase in wiring resistance. .
  • the concentrating solar power generation module 2 since a plurality of concentrating solar power generation elements 23 are connected in parallel, it is necessary to consider the problem of current backflow.
  • the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment includes the backflow prevention unit 25 connected in series to the concentrating solar power generation element 23, the output voltage is reduced while preventing the backflow of current. It becomes possible.
  • the concentrating solar power generation module 2 when the concentrating solar power generation elements 23 connected to the same wiring layer 22a are connected in series with each other, this adjusts the output voltage. Is possible. That is, it is possible to optimize the output voltage in accordance with the required specifications on the device (for example, the hydrogen purifier 5) connected to the concentrating solar power generation device 1.
  • a large current flows through a portion where the plurality of wiring layers 22a are connected to each other.
  • the concentrating solar power generation module 2 according to the embodiment has the end through-hole conductor 22f, it is possible to increase the cross-sectional area of the wiring at a portion where the plurality of wiring layers 22a are connected to each other. It is possible to suppress the problem of heat generation due to current flow.
  • the number of concentrating solar power generation elements 23 to be mounted is Even if it increases, the output voltage can be lowered.
  • the concentrating solar power generation device 1 which concerns on embodiment is demonstrated. Since the concentrating solar power generation device 1 according to the embodiment includes the concentrating solar power generation module according to the embodiment, the above-described effects are similarly obtained.
  • the hydrogen purification system according to the embodiment since the output voltage of the concentrating solar power generation device 1 is low, it is not necessary to connect a large number of hydrogen purification devices 5 in series. That is, in the hydrogen purification system according to the embodiment, the surface areas of the anode 52 and the cathode 53 of the hydrogen purification device 5 are increased in accordance with an increase in the output current accompanying a decrease in the output voltage of the concentrating solar power generation device 1. Therefore, it is possible to easily cope with this.
  • the concentrating type when the voltage dropped by the hydrogen purifier 5 connected in series is 80% or more with respect to the output voltage of the concentrating solar power generation device 1, the concentrating type. It becomes possible to suppress the loss of the electric power generated in the solar power generation device 1.
  • concentrating solar power generation device 1 concentrating solar power generation device, 2 concentrating solar power generation module, 21 housing, 21a frame, 21b bottom plate, 21c top plate, 22 substrate, 22a, 22aa, 22ab, 22ad wiring layer, 22b insulating layer, 22c adhesive layer, 22d, 22da, 22daa, 22dab, 22db, 22dba, 22dbb, 22dc, 22dca, 22dcb, 22dd, 22dda, 22dbb land part, 22e, 22eb, 22ec, 22ed through hole conductor, 22f end through hole conductor, 23, 23a, 23aa, 23ab, 23b, 23ba, 23bb, 23c, 23ca, 23cb, 23d, 23da, 23db concentrating solar power generation element, 23e package housing, 23f element body, 23g package electrode, 23h joining member, 4 optics, 24a 1 primary optical system, 24b 2 primary optical system, 25 and backflow prevention unit, 3

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Abstract

本開示の一態様に係る集光型太陽光発電モジュールは、筐体と、筐体の底面上に配置され、かつ積層配置された複数の配線層を有する基板と基板上に配置され、かつ配線層に接続される集光型太陽光発電素子とを備えている。異なる配線層と接続されている集光型太陽光発電素子は、相互に並列接続されている。本開示の一態様に係る集光型太陽光発電モジュールによると、出力電圧を低下させることが可能となる。

Description

集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置及び水素精製システム
　本開示は、集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置及び水素精製システムに関する。本出願は、２０１６年７月７日に出願した日本特許出願である特願２０１６－１３４８３６号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　国際公開２０１６／００６５７３号（特許文献１）に記載の集光型太陽光発電モジュールは、筐体と、筐体の底面に配置されたＦＰＣ（Flexible　Printed　Circuit）基板と、ＦＰＣ基板上に配置された複数の集光型太陽光発電素子とを有している。特許文献１に記載の集光型太陽光発電モジュールにおいては、ＦＰＣ基板は直列接続されており、ＦＰＣ基板上の複数の集光型太陽光発電素子は、直列接続されている。
　例えば、特開２０１２－９４６８４号公報（特許文献２）には、集光型太陽光発電装置と、水素精製装置とを有する水素精製システムが開示されている。特許文献２に記載の水素精製システムにおいては、水素精製装置は、集光型太陽光発電装置から供給される電力により水を電気分解し、水素を発生させる。
国際公開２０１６／００６５７３号 特開２０１２－９４６８４号公報
　本開示の一態様に係る集光型太陽光発電モジュールは、筐体と、筐体の底面上に配置され、かつ積層配置された複数の配線層を有する基板と、基板上に配置され、かつ配線層に接続される集光型太陽光発電素子とを備えている。異なる配線層と接続されている集光型太陽光発電素子は、相互に並列接続されている。
図１は、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１の斜視図である。 図２は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の斜視図である。 図３は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の上面図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶにおける断面図である。 図５Ａは、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の拡大上面図である。 図５Ｂは、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の上から２番目の層における拡大上面図である。 図５Ｃは、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の上から３番目の層における拡大上面図である。 図５Ｄは、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の上から４番目の層における拡大上面図である。 図６は、図５ＡのＶＩ－ＶＩにおける断面図である。 図７は、図５ＡのＶＩＩ－ＶＩＩにおける断面図である。 図８は、図５ＡのＶＩＩＩ－ＶＩＩＩにおける断面図である。 図９は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の接続態様を示す模式図である。 図１０は、実施形態の第１の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の接続態様を示す模式図である。 図１１は、実施形態の第２の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の拡大上面図である。 図１２は、実施形態に係る水素精製システムの模式図である。 図１３は、実施形態に係る水素精製システムにおける水素精製装置５の模式図である。 図１４は、実施形態に係る水素精製システムにおける水素精製装置５と集光型太陽光発電装置１の接続態様を示す模式図である。
　[本開示が解決しようとする課題]
　特許文献１に記載の集光型太陽光発電モジュールにおいては、上記のとおり複数の集光型太陽光発電素子が直列接続されている。そのため、集光型太陽光発電モジュールから出力される電圧は一般的に５０Ｖ以上である。水素発生装置において水を電気分解して水素を発生させるためには、１．７Ｖ程度の電圧が供給されれば足りる。仮に、これよりも高い電圧が供給された場合には、損失が生じることになる。このように、集光型太陽光発電装置から出力される電圧が低いことが好ましい場合がある。
　[本開示の効果]
　上記によれば、集光型太陽光発電モジュールからの出力電圧を低下させることが可能となる。
　[本開示の実施形態の説明]
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　以下に、本開示の実施態様の詳細を、図を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
　（１）一実施態様に係る集光型太陽光発電モジュールは、筐体と、筐体の底面上に配置され、かつ積層配置された複数の配線層を有する基板と、基板上に配置され、かつ配線層に接続される集光型太陽光発電素子とを備えている。異なる配線層と接続されている集光型太陽光発電素子は、相互に並列接続されている。
　（１）の集光型太陽光発電モジュールによると、配線設計上の自由度が限定されることなく、配線抵抗の増大を抑制しつつ、出力電圧の低下を図ることが可能となる。
　（２）（１）の集光型太陽光発電モジュールは、集光型太陽光発電素子に直列接続される逆流防止部をさらに備え、逆流防止部は、集光型太陽光発電素子から逆流防止部に向かう方向の電流を通過させ、逆流防止部から集光型太陽光発電素子に向かう方向の電流を遮断してもよい。
　（２）の集光型太陽光発電モジュールによると、電流の逆流の発生を防止しつつ、出力電圧の低下を図ることが可能となる。
　（３）（１）～（２）の集光型太陽光発電モジュールにおいて、同一の配線層と接続されている集光型太陽光発電素子は、相互に直列接続されていてもよい。
　（３）の集光型太陽光発電モジュールによると、出力電圧の調整が可能となることにより、集光型太陽光発電装置に接続される機器側の要求仕様に合わせて出力電圧を最適化することが可能となる。
　（４）（１）～（３）の集光型太陽光発電モジュールにおいて、基板は、端部に配置されかつ複数の配線層と接続している端部スルーホール導体を有していてもよい。
　（４）の集光型太陽光発電モジュールによると、複数の配線層が相互に接続される部分において配線の断面積を増加させることにより、大電流が流れることによる発熱の問題を抑制することが可能となる。
　（５）（１）～（４）の集光型太陽光発電モジュールにおいて、基板の数は、複数であり、複数の基板は、相互に並列接続されていてもよい。
　（５）の集光型太陽光発電モジュールによると、より多くの集光型太陽光発電素子を搭載する場合であっても出力電圧を低下させることが可能となる。
　（６）一実施態様に係る集光型太陽光発電装置は、（１）～（５）の集光型太陽光発電モジュールを備える。（６）の集光型太陽光発電装置によると、（１）～（５）と同様の効果を奏する。
　（７）一実施態様に係る水素精製システムは、（６）の集光型太陽光発電装置と、集光型太陽光発電装置に直列接続された複数の水素精製装置とを備え、集光型太陽光発電装置の出力電圧に対する複数の水素精製装置における電圧降下の比は、８０パーセント以上であってもよい。
　（７）の水素精製システムによると、集光型太陽光発電装置において発電された電力の損失を抑制することが可能となる。
　[本開示の実施形態の詳細]
　以下に、本開示の実施形態の詳細について図を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
　（実施形態に係る集光型太陽光発電装置の構成）
　以下に、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１の構成について説明する。
　図１は、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１の斜視図である。図１に示すように、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１は、集光型太陽光発電モジュール２を有している。また、集光型太陽光発電装置１は、フレーム３と、架台４と、太陽方位計（図示せず）と、制御部（図示せず）と、駆動部（図示せず）とを有している。
　集光型太陽光発電モジュール２は、フレーム３上に配置されている。集光型太陽光発電モジュール２の数は、好ましくは複数である。集光型太陽光発電モジュール２は、好ましくは、フレーム上において行列状に配列されている。集光型太陽光発電モジュールの構成の詳細は、後述する。
　フレーム３は、駆動部を介して、架台４上に取り付けられている。駆動部は、例えばモータ等の駆動源を含んでおり、フレーム３が向く方向を変える。太陽方位計は、例えばフレーム３に取り付けられている。太陽方位計は、太陽の方向を検知するとともに、太陽の方向を示す信号を、制御部に対して出力する。制御部は、太陽方位計からの信号に基づき、集光型太陽光発電モジュール２の受光面が太陽の方向に対向するように、駆動部を制御する。
　（実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールの構成）
　以下に、集光型太陽光発電モジュールの構成について説明する。
　図２は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の斜視図である。図２に示すように、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２は、筐体２１を有している。筐体２１は、枠体２１ａと、底板２１ｂ（図３参照）と、天板２１ｃとを有している。枠体２１ａは、集光型太陽光発電モジュール２の側壁を構成している。底板２１ｂは、集光型太陽光発電モジュールの底面を構成している。天板２１ｃは、集光型太陽光発電モジュール２の天面を構成している。
　図３は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の上面図である。図３においては、集光型太陽光発電モジュール２の内部構造を明らかにするため、天板２１ｃの図示は省略してある。図３に示すように、集光型太陽光発電モジュール２は、基板２２と、集光型太陽光発電素子２３とを有している。
　基板２２は、筐体２１の底面上に配置されている。すなわち、基板２２は、底板２１ｂ上に配置されている。基板２２は、複数配置されていてもよい。複数の基板２２は、基板２２の長手方向に垂直な方向に並んで配置されている。好ましくは、複数の基板２２は、並列接続されている。基板２２は、好ましくはＦＰＣ基板である。
　基板２２上には、複数の集光型太陽光発電素子２３が設けられている。集光型太陽光発電素子２３は、基板２２上において、基板２２の長手方向に沿って配列されている。基板２２上の複数の集光型太陽光発電素子２３は、並列接続されている。
　図４は、図３のＩＶ－ＩＶにおける断面図である。図４に示すように、集光型太陽光発電モジュール２は、光学系２４を有している。光学系２４は、１次光学系２４ａと、２次光学系２４ｂとを有している。１次光学系２４ａは、天板２１ｃ上に設けられている。２次光学系２４ｂは、集光型太陽光発電素子２３上に設けられている。
　１次光学系２４ａは、太陽光を２次光学系上に集光させる。１次光学系２４ａは、例えば、フレネルレンズである。２次光学系２４ｂは、１次光学系２４ａにより集光された太陽光を、集光型太陽光発電素子２３上に伝達する。２次光学系２４ｂは、例えば、球レンズである。
　図５Ａは、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の拡大上面図である。図５Ｂは、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の上から２番目の層における拡大上面図である。図５Ｃは、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の上から３番目の層における拡大上面図である。図５Ｄは、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の上から４番目の層における拡大上面図である。図５Ａ～図５Ｄにおいては、基板２２の各層の上面図が示されている。なお、図５Ａ～図５Ｄにおいては、配線層２２ａの構造を明らかにするため、配線層２２ａの上側に重なっている絶縁層２２ｂ及び接着層２２ｃの図示は省略してある。
　図６は、図５ＡのＶＩ－ＶＩにおける断面図である。図７は、図５ＡのＶＩＩ－ＶＩＩにおける断面図である。図８は、図５ＡのＶＩＩＩ－ＶＩＩＩにおける断面図である。
　図５Ａ～図５Ｄ、図６、図７及び図８に示すように、基板２２は、配線層２２ａと、絶縁層２２ｂと、接着層２２ｃと、ランド部２２ｄと、スルーホール導体２２ｅと、端部スルーホール導体２２ｆとを有している。
　配線層２２ａには、例えば銅（Ｃｕ）等の熱伝導性、電気伝導性の良好な材料が用いられる。絶縁層２２ｂには、例えばポリイミド等の絶縁性が良好な材料が用いられる。接着層２２ｃには、例えばエポキシ樹脂系の接着剤が用いられる。
　基板２２は、複数の配線層２２ａを有している。以下において、配線層２２ａの数が、基板２２上に配置されている集光型太陽光発電素子２３の数に等しい場合、すなわち、基板２２上に配置される集光型太陽光発電素子２３の数が４であり（これら４つの集光型太陽光発電素子２３を、それぞれ集光型太陽光発電素子２３ａ、集光型太陽光発電素子２３ｂ、集光型太陽光発電素子２３ｃ、集光型太陽光発電素子２３ｄとする）、配線層２２ａの数が４である場合（これらの配線層２２ａを、それぞれ配線層２２ａａ、配線層２２ａｂ、配線層２２ａｃ、配線層２２ａｄとする）を具体例として説明する。
　なお、配線層２２ａａが最も基板２２の表面側に位置している配線層２２ａであり、配線層２２ａｂが２番目に基板２２の表面側に位置している配線層２２ａであり、配線層２２ａｃが３番目に基板２２の表面側に位置している配線層２２ａであり、配線層２２ａｄが最も基板２２の裏面側に位置している配線層２２ａである。
　配線層２２ａａ、配線層２２ａｂ、配線層２２ａｃ及び配線層２２ａｄは、基板２２内において積層されている。各々の配線層２２ａの間並びに基板２２の表面及び裏面には、絶縁層２２ｂが設けられている。絶縁層２２ｂと配線層２２ａの間には、接着層２２ｃが設けられている。
　基板２２中の配線層２２ａａが設けられている層内には、複数のランド部２２ｄが設けられている。すなわち、基板２２中の配線層２２ａａが設けられている層内には、ランド部２２ｄａ、ランド部２２ｄｂ、ランド部２２ｄｃ及びランド部２２ｄｄが設けられている。
　なお、基板２２の表面に設けられた絶縁層２２ｂ及び基板２２の表面に設けられた絶縁層２２ｂの直下に位置する接着層２２ｃには、開口が設けられている。この開口から、ランド部２２ｄａ、ランド部２２ｄｂ、ランド部２２ｄｃ及びランド部２２ｄｄが露出している。
　集光型太陽光発電素子２３は、パッケージ筐体２３ｅと、素子本体２３ｆとを有している。パッケージ筐体２３ｅの底面には、パッケージ電極２３ｇが設けられている。パッケージ電極２３ｇは、素子本体２３ｆに設けられた素子電極と、はんだ、ワイヤボンディング等により、電気的に接続されている。
　各々の集光型太陽光発電素子２３のパッケージ電極２３ｇは、各々のランド部２２ｄに接続されている。より具体的には、集光型太陽光発電素子２３ａのパッケージ電極２３ｇはランド部２２ｄａに接続されている。集光型太陽光発電素子２３ｂのパッケージ電極２３ｇはランド部２２ｄｂに接続されている。集光型太陽光発電素子２３ｃのパッケージ電極２３ｇはランド部２２ｄｃに接続されている。集光型太陽光発電素子２３ｄのパッケージ電極２３ｇはランド部２２ｄｄに接続されている。
　パッケージ電極２３ｇとランド部２２ｄとの接続は、接合部材２３ｈにより行われている。接合部材２３ｈは、例えば、はんだである。
　ランド部２２ｄａは、配線層２２ａａと接続されている。その結果、集光型太陽光発電素子２３ａは、配線層２２ａａと接続されることになる。他方、ランド部２２ｄｂ、ランド部２２ｄｃ及びランド部２２ｄｄは、配線層２２ａａとは接続されていない。
　スルーホール導体２２ｅは、基板２２中に複数設けられている。すなわち、基板２２中には、スルーホール導体２２ｅｂと、スルーホール導体２２ｅｃと、スルーホール導体２２ｅｄとが設けられている。スルーホール導体２２ｅは、基板２２の表面から裏面に向かう方向に沿って設けられている。スルーホール導体２２ｅは、基板２２の表面から裏面に向かう方向に沿って設けられたスルーホールの内周面に、金属等の導電層のめっき等を施すことにより、形成されている。スルーホール導体２２ｅは、スルーホールの内部に、金属等の導電層を充填することにより形成されていてもよい。
　スルーホール導体２２ｅｂは、ランド部２２ｄｂと接続されている。また、スルーホール導体２２ｅｂは、配線層２２ａａが設けられている層から配線層２２ａｂが設けられている層に達しており、配線層２２ａｂに接続されている。これにより、ランド部２２ｄｂと配線層２２ａｂとが接続されている。その結果、集光型太陽光発電素子２３ｂは配線層２２ａｂに接続される。
　図示されていないが、同様にして、ランド部２２ｄｃは配線層２２ａが設けられている層から配線層２２ａｃが設けられている層に達するスルーホール導体２２ｅｃにより、配線層２２ａｃに接続されている。同様にして、ランド部２２ｄｄは配線層２２ａａが設けられている層から配線層２２ａｄが設けられている層に達するスルーホール導体２２ｅｄにより、配線層２２ａｄに接続されている。
　その結果、集光型太陽光発電素子２３ｃは配線層２２ａｃに接続され、集光型太陽光発電素子２３ｄは、配線層２２ａｄに接続されることになる。
　端部スルーホール導体２２ｆは、基板２２の端部に設けられている。端部スルーホール導体２２ｆは、基板２２の表面から裏面に向かう方向に沿って設けられている。端部スルーホール導体２２ｆは、基板２２の表面から裏面に向かう方向に沿って設けられたスルーホールの内周面に、金属等の導電層のめっき等を施すことにより形成されている。なお、端部スルーホール導体２２ｆは、スルーホールの内部に、金属等の導電層を充填することにより形成してもよい。そのため、端部スルーホール導体２２ｆにおいては、電流が流れる方向に垂直な方向における配線の断面積が広くなっている。
　端部スルーホール導体２２ｆは、配線層２２ａａが設けられている層から配線層２２ａｄが設けられている層まで達しており、配線層２２ａａ、配線層２２ａｂ、配線層２２ａｃ及び配線層２２ａｄと接続している。なお、端部スルーホール導体２２ｆは、他の基板２２の端部スルーホール導体２２ｆと電気的に接続されている。
　図９は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の接続態様を示す模式図である。上記のとおり、集光型太陽光発電素子２３ａは配線層２２ａａと接続され、集光型太陽光発電素子２３ｂは配線層２２ａｂに接続され、集光型太陽光発電素子２３ｃは配線層２２ａｃに接続され、集光型太陽光発電素子２３ｄは、配線層２２ａｄに接続されており、かつ配線層２２ａａ、配線層２２ａｂ、配線層２２ａｃ及び配線層２２ａｄは端部スルーホール導体２２ｆにより相互に接続されている。
　そのため、図９に示すように、複数の集光型太陽光発電素子２３は、基板２２上において、並列接続されていることになる。すなわち、異なる配線層２２ａに接続されている集光型太陽光発電素子２３は、相互に並列接続されていることになる。
　また、上記のとおり、端部スルーホール導体２２ｆは、他の基板２２に設けられた端部スルーホール導体２２ｆと接続されている。そのため、ある基板２２上の集光型太陽光発電素子２３は、他の基板２２上の集光型太陽光発電素子２３とも並列接続されていることになる。
　（実施形態の第１の変形例に係る集光型太陽光発電モジュールの構成）
　図１０は、実施形態の第１の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の接続態様を示す模式図である。図１０に示すように、実施形態の第１の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２は、さらに逆流防止部２５を有している。
　逆流防止部２５は、集光型太陽光発電素子２３から逆流防止部２５に向かう方向の電流を通すが、逆流防止部２５から集光型太陽光発電素子２３に向かう方向の電流を遮断する。逆流防止部２５は、例えばダイオードである。この場合、ダイオードは、そのアノードが集光型太陽光発電素子２３の陽極側のパッケージ電極と接続されている。逆流防止部２５は、集光型太陽光発電素子２３に直列に接続されている。
　逆流防止部２５は、集光型太陽光発電素子２３ごとに設けられている。すなわち、集光型太陽光発電素子２３ｂ、集光型太陽光発電素子２３ｃ及び集光型太陽光発電素子２３ｄについても、同様に逆流防止部２５が直列接続されている。
　（実施形態の第２の変形例に係る集光型太陽光発電モジュールの構成）
　図１１は、実施形態の第２の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２の拡大上面図である。図１１に示すように、実施形態の第２の変形例に係る集光型太陽光発電モジュール２の基板２２のランド部２２ｄａは、ランド部２２ｄａａと、ランド部２２ｄａｂとを有している。
　ランド部２２ｄａａの一方は、配線層２２ａａに接続している。ランド部２２ｄａａの他方は、ランド部２２ｄａｂの一方と接続している。ランド部２２ｄａｂの他方は、配線層２２ａａに接続している。
　図示していないが、ランド部２２ｄｂａの一方は、スルーホール導体２２ｅｂを介して配線層２２ａｂに接続している。ランド部２２ｄｂａの他方は、ランド部２２ｄｂｂの一方に接続している。ランド部２２ｄｂｂの他方は、スルーホール導体２２ｅｂを介して配線層２２ａｂに接続している。
　同様に、ランド部２２ｄｃａの一方は、スルーホール導体２２ｅｃを介して配線層２２ａｃに接続している。ランド部２２ｄｃａの他方は、ランド部２２ｄｃｂの一方に接続している。ランド部２２ｄｃｂの他方は、スルーホール導体２２ｅｃを介して配線層２２ａｃに接続している。
　同様に、ランド部２２ｄｄａの一方は、スルーホール導体２２ｅｄを介して配線層２２ａｄに接続している。ランド部２２ｄｄａの他方は、ランド部２２ｄｄｂの一方に接続している。ランド部２２ｄｄｂの他方は、スルーホール導体２２ｅｄを介して配線層２２ａｄに接続している。
　集光型太陽光発電素子２３ａａのパッケージ電極２３ｇは、ランド部２２ｄａａに接続している。集光型太陽光発電素子２３ａｂのパッケージ電極２３ｇは、ランド部２２ｄａｂに接続している。すなわち、同一の配線層２２ａに接続された集光型太陽光発電素子２３ａａ及び集光型太陽光発電素子２３ａｂは、相互に直列接続されている。
　その他の配線層２２ａについても同様である。すなわち、配線層２２ａｂに接続されている集光型太陽光発電素子２３ｂａ及び集光型太陽光発電素子２３ｂｂは、相互に直列接続されており、配線層２２ａｃに接続されている集光型太陽光発電素子２３ｃａ及び集光型太陽光発電素子２３ｃｂは、相互に直列接続されており、配線層２２ａｄに接続されている集光型太陽光発電素子２３ｄａ及び集光型太陽光発電素子２３ｄｂは、相互に直列接続されている。
　以上のとおり、実施形態の第２の変形例においては、異なる配線層２２ａに接続されている集光型太陽光発電素子２３は相互に並列接続され、かつ同一の配線層２２ａに接続されている集光型太陽光発電素子２３は相互に直列接続されることになる。
　（実施形態に係る水素精製システムの構成）
　図１２は、実施形態に係る水素精製システムの模式図である。図１２に示すように、実施形態に係る水素精製システムは、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１と、水素精製装置５とを有している。集光型太陽光発電装置１の出力は、水素精製装置５に接続されている。これにより、集光型太陽光発電装置１において発電された電力は、水素精製装置５に供給される。
　図１３は、実施形態に係る水素精製システムにおける水素精製装置５の模式図である。図１３に示すように、水素精製装置５は、貯留槽５１と、陽極５２と、陰極５３とを有している。貯留槽５１には、電気分解の対象となる水が貯留されている。陽極５２及び陰極５３は、貯留槽５１に貯留されている水に浸漬されている。陽極５２及び陰極５３は、集光型太陽光発電装置１の出力に接続されている。
　集光型太陽光発電装置１から水素精製装置５に対して電力が供給されることにより、陽極５２及び陰極５３において水の電気分解が行われる。その結果、陰極から水素が、陽極から酸素が発生する。
　図１４は、実施形態に係る水素精製システムにおける水素精製装置５と集光型太陽光発電装置１の接続態様を示す模式図である。図１４に示すように、複数の水素精製装置５が、集光型太陽光発電装置１に対し直列接続されていてもよい。
　好ましくは、直列接続された水素精製装置５により降下する電圧が、集光型太陽光発電装置１の出力電圧に対して、８０パーセント以上となるように、集光型太陽光発電装置１と水素精製装置５とが接続されることが好ましい。
　例えば、水素精製装置５における電圧降下は、およそ１．７Ｖである。そのため、水素精製装置５を５つ直列接続した場合の電圧降下は、およそ８．５Ｖとなる。他方、集光型太陽光発電素子２３の１つあたりの出力電圧は、およそ３．０Ｖである。
　そのため、基板２２上に９つの集光型太陽光発電素子２３を設け、配線層２２ａが３層とし、かつ配線層２２ａごとに３つの集光型太陽光発電素子２３が直列接続する場合には、集光型太陽光発電装置１の出力電圧は、およそ９．０Ｖとなる。したがって、この例では、上記の比率を達成することになる。
　（実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置及び水精製システムの効果）
　以下に、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２の効果について説明する。
　実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２と異なり、多層の配線層２２ａを用いることなく、複数の集光型太陽光発電素子２３を並列接続する場合、配線スペースが限られる。そのため、配線設計上の自由度が極めて限定される。さらに、この場合には、配線幅が狭くならざるを得ない。配線幅が狭くなる結果、配線抵抗が増大し、発熱の問題が生じる。
　他方、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールにおいては、基板２２が複数の配線層２２ａを有している。そのため、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２によると、配線設計上の自由度が限定されることなく、配線抵抗の増大を抑制しつつ、出力電圧の低下を図ることが可能となる。
　実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２においては、複数の集光型太陽光発電素子２３が並列接続されているため、電流の逆流の問題に配慮する必要がある。実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２が集光型太陽光発電素子２３に直列接続された逆流防止部２５を有する場合、電流の逆流の発生を防止しつつ、出力電圧の低下を図ることが可能となる。
　実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２において、同一の配線層２２ａに接続されている集光型太陽光発電素子２３が相互に直列接続されている場合には、これにより出力電圧の調整が可能となる。すなわち、集光型太陽光発電装置１に接続される機器（例えば水素精製装置５）側の要求仕様に合わせて出力電圧を最適化することが可能となる。
　実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２において、複数の配線層２２ａが相互に接続される部分には、大きな電流が流れる。実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２が端部スルーホール導体２２ｆを有している場合、複数の配線層２２ａが相互に接続される部分において配線の断面積を増加させることにより、大電流が流れることによる発熱の問題を抑制することが可能となる。
　実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール２において、基板２２の数が複数であり、複数の基板が相互に並列接続されている場合、搭載される集光型太陽光発電素子２３の個数が増えても、出力電圧を低下させることが可能となる。
　以下に、実施形態に係る集光型太陽光発電装置１の効果について説明する。
　実施形態に係る集光型太陽光発電装置１は、実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールを有しているため、同様に上記の効果を奏する。
　以下に、実施形態に係る水素精製システムの効果について説明する。
　実施形態に係る水素精製システムと異なり、集光型太陽光発電装置１の出力電圧が高い場合、集光型太陽光発電装置１の出力電圧と比較して水素精製装置５の電圧降下が低くなる。そのため、電力損失を避けるためには、極めて多数の水素精製装置５を直列接続する必要がある。
　他方、実施形態に係る水素精製システムにおいては、集光型太陽光発電装置１の出力電圧が低いため、多数の水素精製装置５を直列接続する必要はない。すなわち、実施形態に係る水素精製システムにおいては、集光型太陽光発電装置１の出力電圧の低下に伴う出力電流の増加に合わせて水素精製装置５の陽極５２及び陰極５３の表面積を増大させることにより、容易に対応可能が可能となる。
　実施形態に係る水素発生システムにおいて、直列接続された水素精製装置５により降下する電圧が、集光型太陽光発電装置１の出力電圧に対して、８０パーセント以上とする場合には、集光型太陽光発電装置１において発電された電力の損失を抑制することが可能となる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１　集光型太陽光発電装置、２　集光型太陽光発電モジュール、２１　筐体、２１ａ　枠体、２１ｂ　底板、２１ｃ　天板、２２　基板、２２ａ，２２ａａ，２２ａｂ，２２ａｄ　配線層、２２ｂ　絶縁層、２２ｃ　接着層、２２ｄ，２２ｄａ，２２ｄａａ，２２ｄａｂ，２２ｄｂ，２２ｄｂａ，２２ｄｂｂ，２２ｄｃ，２２ｄｃａ，２２ｄｃｂ，２２ｄｄ，２２ｄｄａ，２２ｄｄｂ　ランド部、２２ｅ，２２ｅｂ，２２ｅｃ，２２ｅｄ　スルーホール導体、２２ｆ　端部スルーホール導体、２３，２３ａ，２３ａａ，２３ａｂ，２３ｂ，２３ｂａ，２３ｂｂ，２３ｃ，２３ｃａ，２３ｃｂ，２３ｄ，２３ｄａ，２３ｄｂ　集光型太陽光発電素子、２３ｅ　パッケージ筐体、２３ｆ　素子本体、２３ｇ　パッケージ電極、２３ｈ　接合部材、２４　光学系、２４ａ　１次光学系、２４ｂ　２次光学系、２５　逆流防止部、３　フレーム、４　架台、５　水素精製装置、５１　貯留槽、５２　陽極、５３　陰極。

Claims (7)

  1. 　筐体と、
    　前記筐体の底面上に配置され、かつ積層配置された複数の配線層を有する基板と、
    　前記基板上に配置され、かつ前記配線層に接続される複数の集光型太陽光発電素子とを備え、
    　異なる前記配線層と接続されている前記集光型太陽光発電素子は、相互に並列接続されている、集光型太陽光発電モジュール。
  2. 　前記集光型太陽光発電素子に直列接続される逆流防止部をさらに備え、
    　前記逆流防止部は、前記集光型太陽光発電素子から前記逆流防止部に向かう方向の電流を通過させ、前記逆流防止部から前記集光型太陽光発電素子に向かう方向の電流を遮断する、請求項１に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  3. 　同一の前記配線層と接続されている前記集光型太陽光発電素子は、相互に直列接続されている、請求項１又は２に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  4. 　前記基板は、端部に配置されかつ前記複数の前記配線層と接続している端部スルーホール導体を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  5. 　前記基板の数は複数であり、
    　前記複数の前記基板は、相互に並列接続されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の前記集光型太陽光発電モジュールを備える、集光型太陽光発電装置。
  7. 　請求項６に記載の前記集光型太陽光発電装置と、
    　前記集光型太陽光発電装置から供給される電力により水素を精製する複数の水素精製装置を備え、
    　前記複数の前記水素精製装置は相互に直列接続されており、
    　前記集光型太陽光発電装置の出力電圧に対する前記複数の前記水素精製装置における電圧降下の比は、８０パーセント以上である、水素精製システム。
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