WO2020179590A1 - 集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置、集光型太陽光発電モジュールの製造方法、及び、集光型太陽光発電モジュールの製造装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a method for manufacturing a concentrating photovoltaic module, a condensing photovoltaic module, a method for manufacturing a condensing photovoltaic module, and a manufacturing apparatus for a condensing photovoltaic module.
- a concentrating solar power generation module is a device that collects sunlight by a Fresnel lens on a cell to generate electricity (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 1)).
- a large number of Fresnel lenses are arranged side by side in a matrix to form one sheet, which is attached to a glass plate to form a light condensing unit.
- one region of the Fresnel lens is a square having a side of 50 mm, whereas the cell is a square having a side of 3.5 mm.
- the optical axis passing through the center of the Fresnel lens coincides with the center of the light incident surface of the cell. Therefore, at the time of manufacture, accurate alignment between the condensing unit and the housing accommodating the cell is performed using a camera (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
- This disclosure includes the following contents.
- a concentrating solar power generation module for concentrating sunlight in a cell to generate power, in which a housing for housing the cell and a plurality of Fresnel lenses provided on the housing are provided.
- a light collecting section arranged in a matrix, and a light receiving section including the cells arranged on the bottom surface of the casing in alignment with each of the Fresnel lenses and an optical axis, and the light collecting section includes: It is a concentrating photovoltaic power generation module in which a plurality of light scattering portions for scattering light are formed.
- the concentrating solar system includes a step of aligning and mounting a condensing unit in which a plurality of Fresnel lenses are arranged in a matrix on an upper part of a housing having a light receiving unit including a cell on a bottom surface.
- a method of manufacturing a light power generation module which is a preparatory step of preparing the light collecting unit in which a plurality of light scattering parts for scattering light are formed, and an image of the light collecting part to obtain the light scattering part.
- a condensing type solar power generation module comprising a positioning step of aligning the housing and the condensing portion with each other based on the position of the light receiving portion memorized by the position storage step. It is a manufacturing method.
- the concentrating solar system includes a step of aligning and mounting a condensing unit in which a plurality of Fresnel lenses are arranged in a matrix on an upper part of a housing having a light receiving unit including a cell on a bottom surface.
- a method of manufacturing a photovoltaic module wherein first characteristic portions included in each of the plurality of Fresnel lenses are detected based on an image obtained by capturing the light collecting portion, and positions of the plurality of first characteristic portions are detected.
- a second feature included in each of the plurality of light receiving units based on an image obtained by capturing a plurality of the light receiving units to be positionalally associated with the plurality of first characteristic units.
- the movement amount calculation step of calculating the movement amount for moving at least one of the housing and the light collecting unit based on the above, and the housing and the light collecting unit are aligned with each other based on the movement amount.
- a condensing type that performs a manufacturing process of aligning and mounting a condensing unit in which a plurality of Fresnel lenses are arranged in a matrix on an upper part of a housing having a light receiving unit including a cell on the bottom surface It is a manufacturing apparatus of a solar power generation module, and is included in each of the plurality of Fresnel lenses based on an image capturing section that captures the light collecting section and the plurality of light receiving sections, and an image captured by the image capturing section.
- Information on the positions of the plurality of first feature portions and information on the positions of the plurality of second feature portions included in each of the plurality of light receiving portions to be positionally associated with the plurality of first feature portions.
- a position determination unit that determines a plurality of calculation positions from the position of the characteristic portion and a plurality of positions of the second characteristic portion, and at least the housing and the light condensing unit based on the plurality of calculation positions.
- a manufacturing apparatus for a condensing type solar power generation module which comprises a positioning portion for calculating a moving amount for moving one of them and aligning the housing and the condensing portion with each other based on the moving amount. Is.
- FIG. 1 is a perspective view of an example of a concentrating solar power generation device in a completed state, viewed from the light receiving surface side, for one unit.
- FIG. 2 is a perspective view of an example of a condensing type photovoltaic power generation device in a state during assembly for one unit as viewed from the light receiving surface side.
- FIG. 3 is a perspective view showing an example of the configuration of the concentrating photovoltaic power generation module.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of the light receiving section of the concentrating solar power generation module.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a condensing photovoltaic power generation unit as a basic configuration of an optical system constituting a module.
- FIG. 1 is a perspective view of an example of a concentrating solar power generation device in a completed state, viewed from the light receiving surface side, for one unit.
- FIG. 2 is a perspective view of an example of a condensing type photo
- FIG. 6 is a simplified plan view showing the structural features applied within the region of a specific Fresnel lens in the condensing portion.
- FIG. 7A is a cross-sectional view of a region of one Fresnel lens when the light scattering portion is provided on the Fresnel lens.
- FIG. 7B is a cross-sectional view of a region of one Fresnel lens when the light scattering portion is provided on the glass plate.
- FIG. 8 is a perspective view showing the housing and the light collecting section before alignment, together with an outline of the configuration of the control drive system.
- FIG. 9 is a perspective view showing the housing and the light converging unit being aligned, and also showing the outline of the configuration of the control drive system.
- FIG. 10A is a diagram showing an example of arrangement of the light scattering portion in the condensing portion, in which a total of four lights are provided in the vicinity of the center of the long side and the vicinity of the center of the short side in the outer shape (rectangle) of the condensing portion. This is an example in which a scattering portion is provided.
- FIG. 10B is a diagram showing an arrangement example of the light scattering sections in the light collecting section, and is an example in which a total of three light scattering sections are arranged in a triangle.
- FIG. 10C is a diagram showing an example of arranging the light scattering portion in the condensing portion, and is an example in which a total of four light scattering portions are arranged at the four corners of the condensing portion.
- FIG. 10B is a diagram showing an arrangement example of the light scattering sections in the light collecting section, and is an example in which a total of three light scattering sections are arranged in a triangle.
- FIG. 10C is a diagram
- FIG. 11 is a plan view similar to FIG. 6, showing in simplified form the structural features provided in the region of the specific Fresnel lens in the light condensing unit.
- FIG. 12A is a cross-sectional view of a region of one Fresnel lens when the light scattering portion is provided on the Fresnel lens.
- FIG. 12B is a cross-sectional view of a region of one Fresnel lens when the light scattering portion is provided on the glass plate.
- FIG. 13 is a plan view for simplifying the structural features of the condensing portion having the light scattering portion in another form.
- FIG. 14A is a cross-sectional view of two oblique Fresnel lens regions when a light scattering unit is provided on the Fresnel lens.
- FIG. 14B is a cross-sectional view of a region of two oblique Fresnel lenses when the light scattering portion is provided on the glass plate.
- FIG. 15 is a plan view for simplifying the structural features of the condensing portion having the light scattering portion in another form.
- FIG. 16A is a cross-sectional view of a region of one Fresnel lens when the light scattering portion is provided on the Fresnel lens.
- FIG. 16B is a cross-sectional view of the area of one Fresnel lens when the light scattering portion is provided on the glass plate.
- FIG. 17 is a plan view for simplifying the structural features of the condensing portion having the light scattering portion in another form.
- FIG. 16A is a cross-sectional view of a region of one Fresnel lens when the light scattering portion is provided on the Fresnel lens.
- FIG. 16B is a cross-sectional view of the area of one Fresne
- FIG. 18 is a plan view for simplifying the structural features of the condensing portion having the light scattering portion in another form.
- FIG. 19A is a cross-sectional view of a region of two oblique Fresnel lenses when the light scattering portion is provided on the Fresnel lens.
- FIG. 19B is a cross-sectional view of two oblique Fresnel lens regions when the light scattering portion is provided on the glass plate.
- FIG. 20A is a cross-sectional view of a region of one Fresnel lens when the light scattering portion is provided on the adhesive layer.
- FIG. 20B is a cross-sectional view of a region of one Fresnel lens when the light scattering portion is provided on the antireflection film.
- FIG. 19A is a cross-sectional view of a region of two oblique Fresnel lenses when the light scattering portion is provided on the Fresnel lens.
- FIG. 19B is
- FIG. 21 is a schematic view showing a schematic configuration of a manufacturing apparatus for a concentrating photovoltaic power generation module according to an embodiment.
- FIG. 22 is a flowchart showing the procedure of the manufacturing process of the concentrating solar power generation module according to the embodiment.
- FIG. 23 is an explanatory diagram illustrating an alignment step according to the embodiment.
- FIG. 24 is an explanatory diagram showing a comparative example of the alignment process according to the embodiment.
- an object of the present disclosure is to facilitate the alignment between the housing accommodating the cell and the condensing unit in the condensing type photovoltaic power generation module.
- the embodiments of the present disclosure include at least the following as a gist thereof.
- the condensing photovoltaic power generation module of the present disclosure is a condensing photovoltaic power generation module that condenses sunlight into a cell to generate power, and includes a housing accommodating the cell and the housing.
- a light collecting portion provided on the upper portion, in which a plurality of Fresnel lenses are arranged in a matrix, and a light receiving portion including the cell, which is arranged on the bottom surface of the housing in alignment with the optical axis of each of the Fresnel lenses, And a plurality of light scattering parts for scattering light are formed in the light collecting part.
- the light scattering part scatters sunlight and looks brighter and more prominent than the surroundings. Therefore, at the time of manufacturing, the light scattering unit can be automatically detected by taking an image with a camera driven by the control unit, and the control unit can memorize the position of the light scattering unit. Further, the position of the light receiving portion of the housing can be detected and stored. Then, based on the stored position of the light scattering portion and the stored position of the light receiving portion, the housing and the light collecting portion can be aligned with each other.
- a plurality of the light scattering portions are formed in, for example, at least two central portions of the Fresnel lens. In this case, by aligning the position of the light scattering unit with the position of the corresponding light receiving unit, the housing and the light collecting unit can be aligned with each other.
- the plurality of light scattering portions are formed in the central portion, for example, in a circular shape or an annular shape.
- the housing and the condensing portion can be aligned with each other by aligning the center position of the circle with the position of the corresponding light receiving portion.
- the housing and the condensing portion can be aligned with each other by aligning the center position of the ring with the position of the corresponding light receiving portion. Since the ring allows light to pass through the center, the loss of light focused on the cell is less than that of a circle with the same outer diameter.
- the plurality of light scattering portions may be formed in the middle of the plurality of adjacent Fresnel lenses.
- the position of the light scattering unit and the position of the adjacent light receiving unit have a predetermined positional relationship with each other. Therefore, by placing the condensing unit on the housing so that the positional relationship is established, the housing And the condensing unit can be aligned with each other.
- the condensing portion is attached with a resin sheet on which the Fresnel lens is formed and the sheet. It has at least one glass plate, and a plurality of the light scattering portions are formed on either the Fresnel lens or the glass plate.
- the light scattering portion is formed on the Fresnel lens, since the Fresnel lens is made of resin, it is possible to easily form the light scattering portion by, for example, forming a rough surface by processing at the time of molding or making it cloudy. it can.
- the light scattering portion is formed on the glass plate, the light scattering portion can be easily formed on the glass plate by, for example, pressing or blasting.
- the condensing portion includes a resin sheet on which the Fresnel lens is formed and at least one glass plate. And an adhesive layer located between the sheet and the glass plate and attaching the sheet and the glass plate, and a plurality of the light scattering portions are formed on the adhesive layer. With such a configuration, a light scattering portion can be easily formed in the condensing portion.
- the condensing portion includes a resin sheet on which the Fresnel lens is formed and the first surface of the sheet. It has at least one glass plate attached to the glass plate and a coating layer formed on the second surface of the glass plate located on the opposite side of the first surface, and has a plurality of the light scattering. The portion is formed in the coating layer. With this structure, the light scattering portion can be easily formed on the light collecting portion.
- any of the condensing type photovoltaic power generation modules (1) to (7) even if at least three of the light scattering portions are arranged in a triangular shape. Good. In this case, the alignment between the housing and the condensing portion can be performed more accurately than in the case of the two locations by aligning the housing and the condensing portion at three locations in the triangular arrangement.
- At least four of the light scattering units are outside the rectangular shape of the light condensing unit. It may be provided near the center of the long side and near the center of the short side in the shape. In this case, the alignment becomes accurate by the alignment near the outer ends of the four sides and four places. Therefore, the mutual alignment between the housing and the light collecting unit can be accurately performed.
- the light receiving portion is provided with a ball lens. In this case, if the circular contour of the ball lens larger than the cell can be seen, the center position can be easily detected.
- a concentrating solar power generation device includes a concentrating array including a plurality of concentrating solar power generation modules according to any one of (1) to (10). Type solar power generation device.
- the manufacturing method of the present disclosure includes a step of aligning and placing a light collecting section in which a plurality of Fresnel lenses are arranged in a matrix on an upper part of a housing having a light receiving section including cells on a bottom surface.
- a method for manufacturing an optical solar power generation module which is a preparatory step of preparing the condensing portion in which a plurality of light scattering portions for scattering light are formed, and an image of the condensing portion to obtain the light.
- Condensing type sunlight including a positioning step of aligning the housing and the condensing unit with each other based on the position of the unit and the position of the light receiving unit memorized by the position storage step. It is a manufacturing method of a power generation module.
- the light scattering portion scatters the sunlight so that it is brighter and more visible than the surrounding area. Therefore, it is possible to capture an image with a camera, automatically detect the light scattering portion, and memorize the position of the light scattering portion. Further, the position of the light receiving unit of the housing can be detected and stored. Then, based on the stored position of the light scattering portion and the stored position of the light receiving portion, the housing and the light collecting portion can be aligned with each other.
- a state excluding a position separated by a predetermined amount or more from the average arrangement state of the plurality of light scattering parts or the plurality of light receiving parts In the position determining step of determining a plurality of calculation positions from the positions of the plurality of light scattering portions and the plurality of light receiving portions, respectively, based on the plurality of calculation positions, the housing and the collection position.
- the movement amount calculation step of calculating the movement amount for moving at least one of the light portions is further provided, and the alignment step aligns the housing and the light collecting portion with each other based on the movement amount. To do. Thereby, the housing and the light converging unit can be aligned so that the power generation amount of the entire concentrating solar power generation module increases.
- the manufacturing method of the present disclosure includes a step of aligning and placing a condensing portion in which a plurality of Fresnel lenses are arranged in a matrix on an upper portion of a housing having a light receiving portion including a cell on the bottom surface.
- a method for manufacturing an optical solar power generation module in which first feature portions included in a plurality of the Fresnel lenses are detected based on an image obtained by capturing an image of the condensing portion, and the plurality of the first features are detected.
- Each of the plurality of light receiving units includes the first position storage step of storing the position of the unit and the images of the plurality of light receiving units to be positionally associated with the plurality of first feature units.
- the housing and the condensing unit can be aligned so that the amount of power generated by the condensing type photovoltaic power generation module as a whole increases.
- the manufacturing apparatus of the present disclosure executes a manufacturing process in which a condensing portion in which a plurality of Fresnel lenses are arranged in a matrix is aligned and placed on an upper portion of a housing having a light receiving portion including a cell on the bottom surface.
- a manufacturing apparatus for a concentrating solar power generation module comprising: an imaging unit that images the light collecting unit and a plurality of the light receiving units; and a plurality of Fresnel lenses based on an image captured by the imaging unit.
- a position data storage unit that stores the information about the plurality of first feature units or a plurality of the second feature units in a state in which a position separated from an average arrangement state by a predetermined amount or more is excluded.
- a position determination unit that determines a plurality of calculation positions from the position of the first characteristic unit and a plurality of positions of the second characteristic unit, and the housing and the light collecting unit based on the plurality of calculation positions.
- a concentrating solar power generation module comprising: a moving amount that moves at least one of the units, and a positioning unit that positions the housing and the light collecting unit relative to each other based on the moving amount. It is a manufacturing equipment of. With this configuration, the housing and the condensing unit can be aligned so that the amount of power generated by the condensing type photovoltaic power generation module as a whole increases.
- FIG. 1 and 2 are perspective views of an example of a concentrating photovoltaic power generation device for one unit as viewed from the light receiving surface side.
- FIG. 1 shows a photovoltaic power generation device 100 in a completed state
- FIG. 2 shows a photovoltaic power generation device 100 in a state in the middle of assembly.
- FIG. 2 shows a state in which the frame of the tracking mount 25 is visible in the right half, and shows a state in which the concentrating photovoltaic power generation module (hereinafter, also simply referred to as a module) 1M is attached to the left half.
- the tracking pedestal 25 is attached while lying on the ground.
- the photovoltaic power generation device 100 includes an array (photovoltaic power generation panel) 1 that is continuous on the upper side and is divided into left and right on the lower side to form a planar light receiving surface, and a support mechanism 2 thereof.
- the array 1 is configured by aligning the modules 1M on the tracking mount 25 (FIG. 2) on the back side.
- the support mechanism 2 includes a column 21, a foundation 22, a drive unit 23, a horizontal shaft 24 (FIG. 2) serving as a drive shaft, and a tracking mount 25.
- the column 21 has a lower end fixed to the foundation 22 and an upper end provided with a drive unit 23.
- the foundation 22 is firmly buried in the ground so that only the upper surface can be seen.
- the columns 21 are vertical and the horizontal axis 24 (FIG. 2) is horizontal.
- the drive unit 23 can rotate the horizontal axis 24 in two directions, an azimuth angle (an angle centered on the support column 21) and an elevation angle (an angle centered on the horizontal axis 24).
- a reinforcing member 25a for reinforcing the tracking mount 25 is attached to the horizontal shaft 24.
- a plurality of horizontal rails 25b are attached to the reinforcing member 25a.
- the module 1M is attached so as to fit into this rail. If the horizontal axis 24 rotates in the direction of the azimuth or elevation, the array 1 also rotates in that direction.
- Array 1 is usually vertical as shown in FIG. 1 before dawn and sunset.
- the drive unit 23 operates so that the light receiving surface of the array 1 always faces the sun, and the array 1 performs the tracking operation of the sun.
- FIG. 3 is a perspective view showing an example of the configuration of the concentrating photovoltaic power generation module 1M. However, only the flexible printed wiring board 13 is shown on the bottom surface 11b side, and other components are omitted here.
- the module 1M has, for example, a metal or resin rectangular flat-bottomed container-shaped housing 11 and a rectangular condensing unit 12 mounted on the module 1M like a lid. I have.
- the light condensing unit 12 is configured, for example, by attaching a sheet of a transparent resin Fresnel lens 12f to the back surface of one transparent glass plate 12a.
- each region of the illustrated square (14 ⁇ 10 in this example, but the quantity is only one example) is a Fresnel lens 12f, which can converge sunlight to the focal position. it can.
- the grid-like dotted lines are lines for the sake of convenience for expressing the area, and it is not necessary that such partition lines actually exist.
- one elongated flexible printed wiring board 13 is arranged so as to be aligned while changing the direction as shown in the drawing. ..
- the flexible printed wiring board 13 has a relatively wide portion and a narrow portion.
- a cell (not shown) is mounted in a wide area. The cell is arranged at a position corresponding to each optical axis of the Fresnel lens 12f.
- a metal shielding plate 14 is attached between the flexible printed wiring board 13 and the condensing unit 12.
- a square opening 14a similar to the square of the Fresnel lens 12f is formed at a position corresponding to the center of each Fresnel lens 12f. If the array 1 accurately tracks the sun and the angle of incidence of the sunlight on the module 1M is 0 degrees, the light focused by the Fresnel lens 12f can pass through the aperture 14a. When the tracking is greatly deviated, the condensed light is shielded by the shield plate 14. However, when the tracking shift is slight, the condensed light passes through the opening 14a.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of the light receiving portion R of the condensing type photovoltaic power generation module. It should be noted that each part shown in FIG. 4 is enlarged as appropriate for the convenience of structural explanation, and is not necessarily a diagram proportional to the actual dimensions (the same applies to FIG. 5).
- the light receiving portion R includes a ball lens 30, a protective plate 31, a support portion 32, a package 33, a cell 34, a lead frame (P side) 35, a gold wire 36, a lead frame 37 (N side), and a seal.
- the stopper 38 is provided.
- the light receiving section R is mounted on the flexible printed wiring board 13.
- a bypass diode is connected in parallel to the cell 34, but the illustration is omitted here.
- the ball lens 30 is supported by the inner peripheral edge 31 e of the upper end portion of the protection plate 31 mounted on the support portion 32 so as to form a gap in the optical axis Ax direction with the cell 34.
- the protection plate 31 is, for example, a metal washer.
- the support portion 32 has, for example, a cylindrical shape and is made of resin.
- the support part 32 is fixed onto a flat package 33.
- the package 33 is made of resin and holds the cell 34 together with its lead frames 35 and 37.
- the output of the cell 34 is drawn to the lead frame 35 on the P side and to the lead frame 37 on the N side via the gold wire 36, respectively.
- the sealing portion 38 is a light-transmitting silicone resin, and is provided so as to fill the space formed between the ball lens 30 and the cell 34 inside the protective plate 31 and the support portion 32.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a condensing photovoltaic power generation unit 1U as a basic configuration of an optical system constituting the module 1M.
- the ball lens 30 and the cell 34 of the light receiving portion R are on the optical axis Ax of the Fresnel lens 12f.
- the light collected by the Fresnel lens 12f passes through the opening 14a of the shielding plate 14, is taken into the ball lens 30 of the light receiving portion R, and is guided to the cell 34.
- FIG. 6 is a plan view for simplifying the structural features applied to the region of the specific Fresnel lens in the condensing unit 12.
- the number of matrix-like regions is shown as 12 3 ⁇ 4 for simplification, but in reality, as shown in FIG. 3, there are many more.
- the concentric circles of the Fresnel lens are also simplified for convenience of illustration, but there are actually more.
- a circular light scattering portion S is formed in the center of each of the four Fresnel lens regions at the four corners of the condensing portion 12.
- the light scattering section S mainly scatters light (diffuse reflection). Light is transmitted except for the light scattering portion S, and is refracted more toward the outside of the concentric circles. Therefore, the light scattering portion S that scatters the light looks white, and the contrast with the surroundings is conspicuous.
- the light scattering portion S is not formed on the Fresnel lens other than the four corners.
- the presence of the light scattering portion S theoretically causes a loss from the viewpoint of power generation.
- the light scattering portion S shown in the drawing is exaggeratedly drawn in a large size, but in reality, it only needs to be recognizable by a camera and is actually smaller.
- the number of matrices is, for example, 140 in FIG. 3, so that the influence of only four of them and the light scattering portion S having a small area is extremely small when viewed from the entire module 1M. Therefore, the power generation loss is practically negligible.
- the light scattering portion S may be provided in the resin Fresnel lens 12f itself or in the glass plate 12a within one region of the Fresnel lens.
- FIG. 7A is a cross-sectional view of a region Af of one Fresnel lens when the light scattering portion S is provided on the Fresnel lens 12f, and corresponds to the cross section of the dotted line VII in FIG.
- the light-scattering portion S is formed by forming a rough surface having fine irregularities (jagged, mesh, numerous fine holes, etc.) in the central portion of the Fresnel lens 12f.
- Such a light scattering portion S can be easily formed at the time of molding the resin Fresnel lens 12f.
- the light-scattering portion S can also be created by making only the central portion of the transparent resin that becomes the Fresnel lens 12f cloudy.
- FIG. 7B is a cross-sectional view of the area Af of one Fresnel lens when the light scattering section S is provided on the glass plate 12a, and corresponds to the cross section taken along the dotted line VII in FIG.
- the light-scattering portion S is formed by forming a frosted glass-like rough surface at the center of the glass plate 12a.
- Such a light-scattering portion S can be easily created by press working before the glass plate 12a is hardened, blasting after hardening, or the like.
- FIG. 8 is a diagram showing an outline of the configuration of the control drive system together with a perspective view showing the housing 11 and the condensing unit 12 before alignment.
- the housing 11 and the condensing unit 12 are separately placed on the table 60.
- the surface of the table 60 is an XY plane.
- the light collecting unit 12 has a total of four light scattering units S near the center of the outermost “row” or “column”. What is illustrated in the housing 11 is four light receiving parts R that should be positionedly corresponding to the four light scattering parts S when the light collecting unit 12 is aligned with the housing 11. ..
- the control drive system includes a camera 51, a drive unit 52 that drives the camera 51, a control unit 53 that controls the drive unit 52 and receives an image pickup signal from the camera 51, and an operation unit that gives an operation command to the control unit 53.
- the control unit 53 includes, for example, a computer, and the computer executes software (computer program) to realize a necessary control function.
- the software is stored in the storage unit 55.
- control unit 53 controls the drive unit 52 to move the camera 51 and take an image of the light collection unit 12.
- the camera 51 takes an image of the condensing unit 12 from a direction perpendicular to the XY plane.
- control unit 53 scans the camera 51 and detects the light scattering unit S that looks remarkably bright in the image, the control unit 53 stores the X and Y coordinates.
- the coordinates of the four light scattering portions S are calculated as, for example, (X S1 , Y S1 ), (X S2 , Y S2 ), (X S3 , Y S3 ), ( XS4 , YS4 ).
- the control unit 53 controls the drive unit 52 to move the camera 51, and this time, the control unit 53 takes an image of the light receiving unit R in the housing 11.
- the camera 51 takes an image of the light receiving unit R from a direction perpendicular to the XY plane.
- the objects to be imaged are the four light receiving units R that should be positionedly corresponding to the four light scattering units S. Since it is known in advance which positions of the four light receiving portions R are relative to the reference points such as the four corners of the housing 11 that are easy to detect, aim at the four light receiving portions R. Is easy. Further, the light receiving unit R can be easily detected on the image due to the presence of the ball lens 30.
- the control unit 53 stores the X and Y coordinates at the center of the light receiving unit R.
- the coordinates of the four light receiving portions R are (X R1 , Y R1 ), (X R2 , Y R2 ), (X R3 , Y R3 ), (X R4 , Y R4 ).
- FIG. 9 is a diagram showing an outline of the configuration of the control drive system together with a perspective view showing the housing 11 and the condensing unit 12 being aligned.
- a manipulator 61 is provided as a configuration not shown in FIG.
- the manipulator 61 is driven by a drive unit 52 that receives a command from the control unit 53.
- the manipulator 61 can move in the X and Y directions, move (elevate) in the direction perpendicular to the XY plane, rotate along the XY plane, and attract / release the condensing unit 12.
- Control unit 53 lifted vertically by adsorbing the condensing section 12 by using the manipulator 61 from the state of FIG.
- four of the light scattering portion S coordinates (X S1, Y S1), (X S2, Y S2) , (X S3 , Y S3 ), (X S4 , Y S4 ) are the coordinates (X R1 , Y R1 ), (X R2 , Y R2 ), (X R3 , Y R3 ), (X) of the light receiving part R, respectively. It is moved so as to match R4 , Y R4 ), and the light collecting unit 12 is placed on the housing 11 in the matched state. In this way, the housing 11 and the light collecting unit 12 can be aligned with each other.
- the number of light scattering units S arranged may be 2 or more, but 3 or 4 is preferable for more accurate alignment.
- 10A, 10B and 10C are diagrams showing an example of arrangement of the light scattering unit S in the light collecting unit 12.
- FIG. 10A shows a total of four light-scattering portions S near the center of the long side and near the center of the short side of the outer shape (rectangle) of the light collecting section 12. Is provided. That is, the four light scattering portions S are arranged so as to draw a rhombus. In this case, the alignment becomes accurate by the alignment near the outer ends of the four sides and four places. Therefore, the mutual alignment between the housing 11 and the light collecting unit 12 can be accurately performed.
- FIG. 10B is an example in which a total of three light scattering portions S are arranged in a triangle.
- the mutual alignment of the housing 11 and the light collecting unit 12 can be performed more accurately than in the case of two positions. Also, since there is one less than four locations, the time required for alignment is short.
- FIG. 10C is an example in which a total of four light-scattering parts S are arranged at the four corners of the light-collecting part 12, as in FIG. 6. Since there are four positions farthest from the central position of the light collecting unit 12, the housing 11 and the light collecting unit 12 can be accurately aligned with each other.
- the present invention is not limited to this.
- the shape does not necessarily have to be circular.
- the place may be other than the center.
- at least two of the Fresnel lenses may be locally formed on the condensing unit 12 without using the entire region of the Fresnel lens. From this point of view, variations in the shape or location of the light scattering portion S will be described.
- the method of forming the light scattering portion S is the same as that of the above-described embodiment, the description thereof will be omitted. Further, since the light scattering portion S looks white and the contrast with the other portions is conspicuous, it is easy to detect by imaging.
- FIG. 11 is a plan view for simplifying the structural features applied to the region of the specific Fresnel lens in the condensing unit 12 as in FIG.
- an annular light scattering portion S is formed at the center of each of the four Fresnel lens regions at the four corners of the condensing portion 12.
- the ring portion mainly scatters light.
- the inside of the ring allows light to pass through. Light is transmitted to the outside of the annulus, and the outside of the concentric circle is refracted more. Therefore, the light scattering portion S that scatters the light looks white in an annular shape, and the contrast with the surroundings is conspicuous.
- the housing 11 and the condensing portion 12 can be aligned with each other. Since the ring allows light to pass through the center, the loss of light for power generation is less than that of a circle with the same outer diameter.
- FIG. 12A is a cross-sectional view of a region Af of one Fresnel lens when the light scattering portion S is provided on the Fresnel lens 12f, and corresponds to the cross section of the dotted line XII in FIG.
- FIG. 12B is a cross-sectional view of the area Af of one Fresnel lens when the light scattering section S is provided on the glass plate 12a, and corresponds to the cross section taken along the dotted line XII in FIG.
- FIG. 13 is a plan view showing the structural features of the light collecting unit 12 having the light scattering unit S in another form in a simplified manner.
- the horizontal direction is 1 row, 2 rows, 3 rows in order from the top
- the vertical direction is 1 column, 2 columns, 3 columns, 4 columns in order from the left
- the light scattering portion S is formed at the following location. Has been done.
- the light scattering portion S is also a portion having a shape similar to a rhombus (or a playing card diamond) surrounded by four arcs near the outermost circumference of the four Fresnel lenses existing so as to surround it.
- the so-called (1/4) light scattering part S exists in the region of all the Fresnel lenses.
- the alignment with the light receiving section R means, for example, aligning the light scattering section S with the center positions of the four light receiving sections R respectively corresponding to the four Fresnel lenses that have the light scattering section S at the center. ..
- FIG. 14A is a cross-sectional view of a region Af of two oblique Fresnel lenses when the light scattering portion S is provided on the Fresnel lens 12f, and corresponds to the cross section of the dotted line XIV in FIG.
- FIG. 14B is a cross-sectional view of the region Af of the two oblique Fresnel lenses when the light scattering portion S is provided on the glass plate 12a, and corresponds to the cross section of the dotted line XIV in FIG.
- FIG. 15 is a plan view showing the structural features of the light collecting unit 12 having the light scattering unit S in another form in a simplified manner.
- the horizontal direction is 1 row, 2 rows, 3 rows in order from the top
- the vertical direction is 1 column, 2 columns, 3 columns, 4 columns in order from the left
- the light scattering portion S is formed at the following location. Has been done.
- the lower right of the Fresnel lens area of 3 rows and 1 column and the lower left of the Fresnel lens area of 3 rows and 2 columns are combined with each other, and the lower right of the Fresnel lens area of 3 rows and 3 columns and 3 rows and 4 columns. It is the part where the lower left corner of the Fresnel lens area of the row is aligned with each other.
- the center position of one or two Fresnel lenses related to the light scattering unit S is obtained based on the position of the light scattering unit S, and the determined center position and the center position thereof are used. This can be done by matching with the corresponding light receiving unit R.
- FIG. 16A is a cross-sectional view of a region Af of one Fresnel lens when the light scattering portion S is provided on the Fresnel lens 12f, and corresponds to the cross section of the dotted line XVI in FIG.
- FIG. 16B is a cross-sectional view of a region Af of one Fresnel lens when the light scattering portion S is provided on the glass plate 12a, and corresponds to the cross section of the dotted line XVI in FIG.
- FIG. 17 is a plan view showing the structural features of the light collecting unit 12 having the light scattering unit S in another form in a simplified manner.
- the horizontal direction is 1 row, 2 rows, 3 rows in order from the top
- the vertical direction is 1 column, 2 columns, 3 columns, 4 columns in order from the left
- the light scattering portion S is formed at the following location. Has been done.
- the center positions of the four nearest Fresnel lenses are obtained based on the position of the light scattering unit S, and the obtained center position and the light receiving unit R corresponding to the center position are obtained. It can be done by combining.
- the cross section of the dotted line XVI in FIG. 17 is the same as that of FIGS. 16A and 16B.
- FIG. 18 is a plan view for simplifying the structural features of the condensing unit 12 having the light scattering unit S in another form.
- the horizontal direction is 1 row, 2 rows, 3 rows in order from the top
- the vertical direction is 1 column, 2 columns, 3 columns, 4 columns in order from the left
- the light scattering portion S is formed at the following location. Has been done.
- each light scattering portion S has a cross shape instead of the shape shown in FIG.
- the alignment with the light receiving section R means, for example, aligning the light scattering section S with the center positions of the four light receiving sections R respectively corresponding to the four Fresnel lenses that have the light scattering section S at the center. ..
- FIG. 19A is a cross-sectional view of a region Af of two oblique Fresnel lenses when the light scattering portion S is provided on the Fresnel lens 12f, and corresponds to the cross section of the dotted line XIX in FIG.
- FIG. 19B is a cross-sectional view of a region Af of two oblique Fresnel lenses when the light scattering portion S is provided on the glass plate 12a, and corresponds to the cross section of the dotted line XIX in FIG.
- FIG. 20A is a simplified cross-sectional view showing a condensing unit 12 having a light scattering unit S in another form.
- the condensing unit 12 is located between the resin sheet 12s on which the Fresnel lens 12f is formed, one glass plate 12a, and the sheet 12s and the glass plate 12a, and the sheet 12s And an adhesive layer 12b to which the glass plate 12a is attached.
- the light scattering portion S is formed on the adhesive layer 12b.
- the adhesive layer 12b is, for example, a layer containing a resin adhesive.
- the sheet 12s having the Fresnel lens 12f formed thereon is attached to the adhesive layer 12b.
- the adhesive layer 12b can be pressed or blasted more easily than the glass plate 12a or the Fresnel lens 12f.
- the adhesive layer 12b can be pressed or blasted to facilitate the light scattering portion. S can be formed.
- the adhesive layer 12b is formed on a sheet-shaped dummy base material, and the light scattering portion S is formed on the adhesive layer 12b by pressing the adhesive layer 12b formed on the dummy base material, and then the adhesive layer 12b is formed. May be attached to the glass plate 12a.
- the dummy substrate is removed from the adhesive layer 12b attached to the glass plate 12a by peeling or the like, and the sheet 12s having the Fresnel lens 12f formed on the surface of the adhesive layer 12b from which the dummy substrate is removed is attached. .. With this configuration, the light scattering portion S can be easily formed.
- FIG. 20B is a simplified cross-sectional view showing a condensing unit 12 having a light scattering unit S according to another form.
- the condensing unit 12 includes a resin sheet 12s on which the Fresnel lens 12f is formed, a glass plate 12a on which the sheet 12s is attached to the first surface 121 on one side, and the like. It has a coating layer 12c formed on the second surface 122 of the glass plate 12a located on the opposite side of the first surface 121.
- the light scattering portion S is formed on the coating layer 12c.
- the coating layer 12c is, for example, an antireflection film. Further, the coating layer 12c may be a layer that adds impact resistance to the glass plate 12a, or may be a layer for preventing the glass plate 12a from being contaminated by dust or the like. Further, the coating layer 12c is formed as a layer for providing the light scattering portion S, and may not have a function other than the light scattering portion S.
- the light scattering portion S can be easily formed by press working, blasting, or the like.
- the light scattering portion S can be easily additionally formed at a desired location, if necessary. it can.
- the light condensing unit 12 is configured by laminating the sheet 12s having the Fresnel lens 12f formed on one glass plate 12a, but the number of the glass plates 12a is two or more. May be good.
- FIG. 21 is a schematic view showing a schematic configuration of the manufacturing apparatus 5 used in the alignment method according to the present modification.
- the manufacturing device 5 is a device that is in charge of a part of the manufacturing process of the condensing type photovoltaic power generation module 1M.
- the manufacturing apparatus 5 includes a camera 51, a drive unit 52, a control unit 53, an operation unit 54, a storage unit 55, a table 60, and a manipulator 61.
- the storage unit 55 functionally includes a position data storage unit 551 and a detection position storage unit 552.
- the position data storage unit 551 and the detected position storage unit 552 may be configured by different storage areas, or may be configured by the same storage area.
- the storage unit 55 further stores a computer program 553.
- the position data storage unit 551 stores information on the position of a first characteristic portion F1 described later included in the Fresnel lens 12f and information on a position of a second characteristic portion F2 described later included in the light receiving unit R.
- the detection position storage unit 552 is the first of the plurality of first feature units F1 and the plurality of second feature units F2, which is used to calculate the movement amount Mv1 for aligning the housing 11 and the condensing unit 12. Information about the positions of the feature unit F1 and the second feature unit F2 is stored.
- the control unit 53 has a position determination unit 531 and an alignment unit 532.
- the control unit 53 reads the computer program 553 from the storage unit 55 and executes various processes to realize the functions as the position determination unit 531 and the alignment unit 532.
- the position determination unit 531 determines the positions (calculation positions) of the first characteristic portion F1 and the second characteristic portion F2 used for calculating the movement amount Mv1.
- the alignment unit 532 calculates the movement amount Mv1 and issues an operation command to the manipulator 61 to align the housing 11 and the light collection unit 12.
- FIG. 22 is a flowchart showing a procedure of a manufacturing process of the concentrating solar power generation module 1M executed by the manufacturing apparatus 5.
- the position inspection step ST1 for inspecting the positions of the light receiving unit R and the Fresnel lens 12f is executed by taking an image of the housing 11 and the condensing unit 12 respectively placed on the table 60 with the camera 51. ..
- the position inspection process ST1 includes a first position storage process ST11, a second position storage process ST12, and a position determination process ST13, which will be described later.
- the camera 51 images each of a predetermined plurality of locations (for example, 100 regions Af) of the condensing unit 12 and acquires a predetermined plurality of images (for example, 100 images). .. Then, from each image, the first feature portion F1 included in each of the plurality of Fresnel lenses 12f is detected, and the positions of the plurality of first feature portions F1 (for example, the predetermined position of the condensing portion 12 is set as the origin).
- the coordinates x, y) of the first characteristic portion F1 at this time are stored in the position data storage unit 551 (first position storage step ST11).
- the position data storage unit 551 stores, for example, table data in which the identification number (ID) of the first characteristic portion F1 and the coordinates are associated with each other.
- the first characteristic portion F1 is a portion including a characteristic shape that a plurality of Fresnel lenses 12f have in common.
- the first characteristic portion F1 according to the present modification is the central portion of the Fresnel lens 12f.
- one first feature portion F1 according to this modification is detected for each Fresnel lens 12f.
- one first feature portion F1 may be detected for each of the plurality (for example, four) Fresnel lenses 12f.
- the first characteristic portion F1 may be the light scattering portion S formed in the light collecting portion 12.
- the first feature portion F1 may be a colored portion formed in the condensing portion 12. The colored portion is a portion where the wavelength of light used for inspection is absorbed more than other portions, and appears darker than other portions in the image.
- FIG. 23 is an explanatory diagram illustrating the manufacturing process shown in FIG. 22.
- the subscript i is the ID of the first feature unit F1. Since the plurality of Fresnel lenses 12f are arranged in a matrix, the first feature portion F1 is also arranged in a matrix.
- FIG. 23 (a) the positions Pai of the 24 first feature portions F1 included in the 24 Fresnel lenses 12f arranged side by side in 4 rows and 6 columns are shown.
- the camera 51 captures a plurality of predetermined images on the bottom surface 12b of the housing 12 respectively. Then, when the second feature portion F2 included in each of the plurality of light receiving portions R is detected from each image and the positions of the plurality of second feature portions F2 (for example, a predetermined position on the bottom surface 11b are set as the origin).
- the coordinates x, y) of the second feature unit F2 are stored in the position data storage unit 551 (second position storage step ST12).
- the position data storage unit 551 stores, for example, table data in which the identification number (ID) of the second feature portion F2 and the coordinates are associated with each other.
- the second feature portion F2 is a portion including a characteristic shape that a plurality of light receiving portions R have in common.
- the second feature portion F2 according to this modification is the central portion of the ball lens 30 (FIG. 4). Further, one second feature unit F2 according to this modification is detected for each one light receiving unit R. It should be noted that one second feature unit F2 may be detected for each of a plurality of (for example, four) light receiving units R.
- the subscript j is the ID of the second feature portion F2. Since the plurality of light receiving portions R are arranged in a matrix, the second feature portion F2 is also arranged in a matrix.
- FIG. 23 (b) the positions Pbj of the 24 second feature portions F2 included in each of the 24 light receiving portions R arranged side by side in 4 rows and 6 columns are shown.
- the second position storing step ST12 may be executed before the first position storing step ST11, or the first position storing step ST11 and the second position storing step ST12 may be executed in parallel.
- the position determining step ST13 After the first position storing step ST11 and the second position storing step ST12, it is determined whether the position Pai of the first characteristic portion F1 and the position Pbj of the second characteristic portion F2 are normal positions (position determining step ST13). ).
- the position determination step ST13 for example, the difference between the reference position stored in advance in the position data storage unit 551 and the position Pai is calculated, and when the difference is smaller than a predetermined threshold value, the position Pai is normal. It is determined that the position is Similarly, when the difference between the reference position and the position Pbj is smaller than a predetermined threshold value, it is determined that the position Pbj is a normal position.
- the process proceeds to the sequence determination step ST2 described later (YES in ST1 in FIG. 22).
- the difference between the reference position and the position Pai or the position Pbj is equal to or greater than the predetermined threshold value (NO in ST1 in FIG. 22)
- the process proceeds to a waiting process ST8 described below. As a result, the position inspection step ST1 is completed.
- the deviation amount between the positions Pai of the plurality of first characteristic portions F1 and the positions Pbj of the plurality of second characteristic portions F2 corresponding to the positions Pai is calculated, and the deviation amount is predetermined. Only when the value is within the value, the process may proceed to the sequence determination step ST2, and in other cases, the process may proceed to the standby step ST8.
- the deviation amount and the predetermined value may be compared, for example, by comparing the largest amount with the predetermined value, or by comparing the integrated amount of the plurality of deviation amounts with the predetermined value. With such a configuration, it is possible to easily manufacture the module 1M that can obtain a performance higher than a predetermined level.
- the light condensing unit 12 including the position Pai determined to be not the normal position (or the housing 11 including the position Pbj determined to be not the normal position) is removed from the manufacturing apparatus 5. It is taken out and placed in a predetermined standby position in the factory. Further, the display (not shown) is displayed to indicate that there is an abnormality in the condensing unit 12 (or the housing 11). The light collecting unit 12 or the housing 11 placed in the standby position is carried into the manufacturing apparatus 5 again after the position Pai or the position Pbj determined to be abnormal is confirmed by the worker and repaired as necessary. To. As a result, the standby process ST8 is completed.
- the arrangement determination step ST2 calculates an average arrangement state of the positions Pai (or the positions Pbj) based on the plurality of positions Pai (or the plurality of positions Pbj), and the predetermined position Pai (or the predetermined position Pbj) is calculated. It is a step of determining whether or not there is a deviation from the arrangement state.
- the array determination step ST2 has an array calculation step ST21 and a shift determination step ST22. When the sequence determination step ST2 is executed, the sequence calculation step ST21 is first started.
- first, virtual lines of rows and virtual lines of columns are calculated based on the plurality of positions Pai (or the plurality of positions Pbj) stored in the position data storage unit 551.
- the plurality of positions Pai or the plurality of positions Pbj stored in the position data storage unit 551.
- the average arrangement of the first row “A virtual line of lines” is obtained.
- the virtual lines of the 2nd to 4th rows are calculated based on the coordinates of the plurality of positions Pai.
- the respective intersections of the virtual lines of the plurality of rows and the virtual lines of the plurality of columns calculated as described above are average positions of the position Pai (or the position Pbj).
- the intersection of the virtual line of the row and the virtual line of the column is referred to as a “virtual grid point”.
- the virtual grid point regarding the position Pai is referred to as "first virtual grid point”
- the virtual grid point regarding the position Pbj is referred to as "second virtual grid point”.
- the first and second virtual lattice points are positions where the first and second feature portions F1 and F2 are arranged on average.
- an array L1 in which a plurality of first virtual lattice points are arrayed is indicated by a broken line.
- an array L2 in which a plurality of second virtual lattice points are arranged is shown by a broken line.
- the ID related to the candidate position is stored in the detection position storage unit 552, for example, when the worker inputs the ID from the operation unit 54.
- four candidate positions are prepared for each of the first feature portion F1 and the second feature portion F2, but the number of candidate positions may be two or more, and 3 to 5 are more preferable.
- the position determination unit 531 identifies a position Pai as a candidate position based on the ID stored in the detection position storage unit 552. Next, the difference between the position Pai as the candidate position and the position of the corresponding first virtual lattice point is calculated. For example, the distance between the coordinates of the position Pai and the coordinates of the first virtual grid point is calculated. Then, when the difference is larger than the predetermined threshold value, the position determination unit 531 determines that the position Pai has a deviation.
- the position determining unit 531 determines that the position Pa22 has a deviation. Further, since the positions Pa3, Pa12, and Pa13 are located on the corresponding first virtual lattice points, and the above difference is equal to or less than the predetermined threshold value, the position determination unit 531 determines that the positions Pa3, Pa12, and Pa13 are to be set. It is determined that there is no deviation.
- the position determination unit 531 determines whether or not there is a deviation in the position Pbj based on the difference in position from the corresponding second virtual lattice point. For example, in (b) of FIG. 23, the positions Pb3, Pb12, Pb13, and Pb22 are all located on the second virtual lattice point, and the difference is less than or equal to the predetermined threshold value. , Pb3, Pb12, Pb13, and Pb22 are determined to have no deviation. As a result, the sequence determination step ST2 is completed.
- the first virtual grid point was calculated based on the coordinates of all the position Pai in the above, but it may be calculated based on the coordinates of some position Pai. For example, only virtual lines of rows and columns including position Pai as a candidate position may be calculated. That is, in the example of FIG. 23, the virtual line need not be calculated for the column including Pa2 and Pa5. Further, the virtual lines of rows and columns may be calculated based on the predetermined three positions Pai. In the example of FIG. 23, the virtual line of the first row may be calculated based on the three coordinates of the positions Pa1, Pa3, Pa5. That is, the row and column virtual lines may be calculated based on three or more position Pai included in each row and column.
- the position determination unit 531 determines the number of positions Pai (or the position Pbj) having the deviation (hereinafter, It is determined whether or not the “number of shift positions N1”) is smaller than the predetermined number N2 (ST3).
- the predetermined number N2 is half the number of candidate positions. Specifically, there are four candidate positions, and the predetermined number N2 is two.
- the exclusion step ST4 is executed.
- a position determined to have a deviation is excluded from the candidate positions.
- the position Pa22 determined to have a deviation is excluded from the positions Pa3, Pa12, Pa13, and Pa22 that are the candidate positions.
- the position Pa22 is excluded from the candidate positions by adding “exclusion information” to the information regarding the position Pa22 stored in the position data storage unit 551.
- the exclusion step ST4 is completed.
- the position determination step ST5 is executed.
- the position used for calculating the movement amount Mv1 (hereinafter, referred to as “calculation position”) is determined.
- the position determination unit 531 determines that, out of the plurality of candidate positions, both the position Pai and the position Pbj associated with the position Pai are not excluded by the exclusion step ST4 (hereinafter, “calculation candidate”).
- the calculation position is determined from the "position").
- the position Pa22 is excluded from the plurality of candidate positions Pa3, Pa12, Pa13, and Pa22 by the exclusion step ST4, and the other positions are not excluded. Further, none of the positions Pb3, Pb12, and Pb13 associated with these positions Pa3, Pa12, and Pa13 are excluded by the exclusion step ST4. Therefore, the positions Pa3, Pa12, and Pa13 are candidate positions for calculation.
- the position determination unit 531 determines all of the calculation candidate positions Pa3, Pa12, and Pa13 to the calculation positions on the light collection unit 12 side.
- the positions Pa12 and Pa13 may be selected as the calculation position from the calculation candidate positions Pa3, Pa12, and Pa13.
- the number of calculation positions is not limited as long as it is two or more.
- the positions Pb3, Pb12, and Pb13 are candidate positions for calculation.
- the position determination unit 531 determines all of the calculation candidate positions Pb3, Pb12, and Pb13 to the calculation positions on the housing 11 side.
- the calculation positions on the light condensing unit 12 side and the housing 11 side are stored in the position data storage unit 551. As a result, the position determination step ST5 is completed.
- the movement amount calculation step ST6 is executed.
- the movement amount Mv1 is calculated based on the calculation position.
- the movement amount Mv1 includes, for example, a first movement amount in the X direction, a second movement amount in the Y direction, and a rotation amount in the ⁇ direction.
- the first movement amount is calculated, for example, by subtracting the sum of the X coordinates of the calculation positions on the light condensing unit 12 side from the sum of the X coordinates of the calculation positions on the housing 11 side.
- the first movement amount (sum of X coordinates of calculation positions Pb3, Pb12, Pb13) ⁇ (sum of X coordinates of calculation positions Pa3, Pa12, Pa13).
- the second movement amount is calculated by, for example, subtracting the sum of the Y coordinates of the calculation position on the condensing unit 12 side from the sum of the Y coordinates of the calculation position on the housing 11 side.
- the second movement amount (sum of Y coordinates of calculation positions Pb3, Pb12, Pb13) ⁇ (sum of Y coordinates of calculation positions Pa3, Pa12, Pa13).
- the rotation amount is calculated, for example, by subtracting the angle between the two calculation positions on the light condensing unit 12 side from the angle between the two calculation positions on the housing 11 side.
- the amount of rotation (angle between calculation positions Pb12 and Pb13)-(angle between calculation positions Pa12 and Pa13).
- the two calculation positions for calculating the rotation amount for example, the positions farthest from each other among the plurality of calculation positions are selected. As a result, the movement amount calculation step ST6 is completed.
- the alignment process ST7 is executed.
- the alignment unit 532 issues an operation command to the manipulator 61 based on the movement amount Mv1 calculated in the movement amount calculation step ST6, and moves the condensing unit 12 to the upper part of the housing 11. It moves and the condensing part 12 is mounted on the housing 11.
- Adhesive resin is previously applied to the upper portion of the housing 11, and the light condensing unit 12 is fixed to the upper portion of the housing 11 by the resin.
- FIG. 23 shows a state after the light collecting unit 12 is aligned with the upper part of the housing 11.
- the positions Pb22 and Pc22 are largely deviated from each other, but the remaining 23 positions Pbj and Pci are the same.
- the alignment step ST7 is completed. In this way, the housing 11 and the light collecting unit 12 can be aligned with each other.
- FIG. 24 is an explanatory diagram showing a comparative example of FIG. 23.
- FIG. 24 illustrates a manufacturing process when the array determination process ST2 and the exclusion process ST4 are not executed. That is, in the example of FIG. 24, after the position inspection step ST1, the position determination step ST5 is executed as it is. Therefore, the position Pa22 deviating from the average array L1 is not excluded from the candidate positions, and the position Pa22 is selected as the calculation position.
- the calculation positions on the light collecting unit 12 side are positions Pa3, Pa12, Pa13, and Pa22.
- the positions for calculation on the side of the housing 11 are positions Pb3, Pb12, Pb13, and Pb22.
- the movement amount Mv1 is calculated based on the calculation position including the position Pa22 having a deviation.
- the first movement amount (sum of X coordinates of calculation positions Pb3, Pb12, Pb13, Pb22)-(sum of X coordinates of calculation positions Pa3, Pa12, Pa13, Pa22). Therefore, when the positioning is performed based on the movement amount Mv1, as shown in (c) in FIG. 24, the distance between the position Pb22 and the position Pc22 is closer than that in (c) in FIG. 23, but the position Pci Is totally deviated from the position Pbj. That is, the average distance between the position Pbj and the position Pci is larger than that in the example of FIG.
- the light condensed by the condensing unit 12 does not enter the cell 34 in the light receiving unit R, so that the cell 34 is different from the case where the position Pci and the position Pbj match.
- the amount of power generated in is reduced.
- the position Pai (or the position Pbj) deviating from the average arrangement by the arrangement determination step ST2 is excluded from the calculation position by the exclusion step ST4, so that the power generation of the entire housing 11 is generated.
- the housing 11 and the light condensing unit 12 can be aligned so that the amount increases.
- the light collecting unit 12 when the light collecting unit 12 (or the housing 11) includes a predetermined number N2 or more of candidate positions that are separated from the average array L1 (or array L2) by a predetermined amount or more, The light collecting unit 12 (or the housing 11) is carried out from the manufacturing apparatus 5. That is, the light collecting unit 12 (or the housing 11) is not used in the alignment step ST7. Therefore, the yield of the module 1M obtained in the alignment step ST7 can be improved.
- a plurality of "candidate areas" including a predetermined number (for example, 2 to 6) of candidate positions may be stored in advance in the detection position storage unit 552.
- the calculation position may be determined from each of the plurality of candidate areas, which are determined to have no deviation in the deviation determining step ST22.
- the area including the three candidate positions Pa1, Pa2, Pa3 is stored as the “first candidate area” in the detected position storage unit 552, and the three candidate positions Pa21, Pa22 are stored.
- Pa23 is stored as a "second candidate region”. Then, the calculation position Pa3 is determined from the candidate positions Pa1, Pa2, Pa3 in the first candidate region, which are determined to have no deviation in the deviation determination step ST22. Further, in the second candidate region, the calculation position Pa21 is determined from the candidate positions Pa21 and Pa23 determined by the deviation determination step ST22 to have no deviation.
- a priority order is provided for a plurality of candidate positions belonging to the candidate area, and the candidate position having the highest priority order among the plurality of candidate positions determined to have no deviation in the deviation determination step ST22 is determined as the calculation position. You may comprise.
- the light collecting unit 12 that has been carried out of the manufacturing apparatus 5 in the standby step ST8 is carried into the manufacturing apparatus 5 again when the housings 11 having similar displacement tendencies are carried into the manufacturing apparatus 5. It may be fixed to the housing 11. That is, the predetermined second feature portion F2 of the housing 11 has the same shift amount as the shift amount of the predetermined first feature portion F1 that is determined to have a shift, and is associated with the first feature portion F1. If so, the module 1M may be manufactured by aligning the housing 11 and the light collecting unit 12 with each other. With this configuration, the yield of the module 1M can be improved.
- the condensing type photovoltaic module 1M of the present disclosure at least two light scattering units S for scattering light are formed in the condensing unit 12.
- the light scattering unit S scatters sunlight and looks brighter and more prominent than the surroundings. Therefore, at the time of manufacturing, for example, the camera 51 driven by the control unit 53 can capture an image and automatically detect the light scattering unit S, and the control unit 53 can store the position of the light scattering unit S. Further, the position of the light receiving portion R of the housing 11 can be detected and stored. Then, the housing 11 and the light collecting unit 12 can be aligned with each other based on the position of the stored light scattering unit S and the stored position of the light receiving unit R.
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Abstract
太陽光をセルに集光して発電する集光型太陽光発電モジュールであって、セルを収容する筐体と、筐体の上部に設けられ、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部と、筐体の底面に、フレネルレンズの各々と光軸を合わせて配置され、セルを含む受光部と、を備え、集光部には、光を散乱させるための複数の光散乱部が形成されている。
Description
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、集光型太陽光発電モジュールの製造方法、及び、集光型太陽光発電モジュールの製造装置に関する。
本出願は、2019年3月7日出願の日本出願第2019-041318号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、2019年3月7日出願の日本出願第2019-041318号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
集光型太陽光発電モジュールは、フレネルレンズにより太陽光をセルに集光して発電する装置である(例えば、特許文献1(図1)参照)。多数のフレネルレンズは、マトリックス状に並んで1枚のシート状になり、ガラス板に貼り付けられて、集光部を構成している。寸法の数値例を挙げると、フレネルレンズの一領域は一辺が50mmの正方形、これに対して、セルは一辺が3.5mmの正方形である。このように相対的に小さなセルへ確実に集光させるためには、フレネルレンズの中心を通る光軸がセルの光入射面の中心と一致していることが必要である。そのため、製造時には、集光部と、セルを収容する筐体との正確な位置合わせが、カメラを用いて行われる(例えば、特許文献2,3参照。)。
本開示は、以下の内容を含む。
開示するのは、太陽光をセルに集光して発電する集光型太陽光発電モジュールであって、前記セルを収容する筐体と、前記筐体の上部に設けられ、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部と、前記筐体の底面に、前記フレネルレンズの各々と光軸を合わせて配置され、前記セルを含む受光部と、を備え、前記集光部には、光を散乱させるための複数の光散乱部が形成されている、集光型太陽光発電モジュールである。
製造方法の観点からは、セルを含む受光部を底面に備える筐体の上部に、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部を位置合わせして乗せる工程を含む、集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、光を散乱させるための複数の光散乱部が形成されている前記集光部を準備する準備工程と、前記集光部を撮像して前記光散乱部を検出し、その位置を記憶するとともに、前記光散乱部と位置的に関連付けるべき前記受光部を撮像してその位置を記憶する位置記憶工程と、前記位置記憶工程によって記憶した前記光散乱部の位置と、前記位置記憶工程によって記憶した前記受光部の位置とに基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする位置合わせ工程と、を備える、集光型太陽光発電モジュールの製造方法である。
製造方法の観点からは、セルを含む受光部を底面に備える筐体の上部に、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部を位置合わせして乗せる工程を含む、集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、前記集光部を撮像した画像に基づいて、複数の前記フレネルレンズにそれぞれ含まれている第1特徴部を検出し、複数の前記第1特徴部の位置を記憶する第1位置記憶工程と、複数の前記第1特徴部と位置的に関連付けるべき複数の前記受光部を撮像した画像に基づいて、複数の前記受光部にそれぞれ含まれている第2特徴部を検出し、複数の前記第2特徴部の位置を記憶する第2位置記憶工程と、複数の前記第1特徴部又は複数の前記第2特徴部の平均的な配列状態から所定量以上離れている位置を除外した状態で、複数の前記第1特徴部の位置及び複数の前記第2特徴部の位置から、それぞれ複数の算出用位置を決定する位置決定工程と、複数の前記算出用位置に基づいて、前記筐体及び前記集光部の少なくとも一方を移動させる移動量を算出する移動量算出工程と、前記移動量に基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする位置合わせ工程と、を備える、集光型太陽光発電モジュールの製造方法である。
製造装置の観点からは、セルを含む受光部を底面に備える筐体の上部に、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部を位置合わせして乗せる製造処理を実行する集光型太陽光発電モジュールの製造装置であって、前記集光部と、複数の前記受光部と、を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像した画像に基づいて、複数の前記フレネルレンズにそれぞれ含まれている複数の第1特徴部の位置に関する情報と、複数の前記第1特徴部と位置的に関連付けるべき複数の前記受光部にそれぞれ含まれている複数の第2特徴部の位置に関する情報と、を記憶する位置データ記憶部と、複数の前記第1特徴部又は複数の前記第2特徴部の平均的な配列状態から所定量以上離れている位置を除外した状態で、複数の前記第1特徴部の位置及び複数の前記第2特徴部の位置から、それぞれ複数の算出用位置を決定する位置決定部と、複数の前記算出用位置に基づいて、前記筐体及び前記集光部の少なくとも一方を移動させる移動量を算出し、前記移動量に基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする位置合わせ部と、を備える、集光型太陽光発電モジュールの製造装置である。
[発明が解決しようとする課題]
マトリックス状に多数並んでいるフレネルレンズ群の中から特定のフレネルレンズの中心をカメラで自動的に探索するのは意外に難しい。また、セルの上にボールレンズが乗っている構成の受光部である場合は、ボールレンズ及びフレネルレンズを通して見えるセルは、形状認識が難しくなり、位置合わせも容易ではない。高精度なカメラを使用すれば可能であるが、高精度なカメラは当然に高価であるので、なるべく安価な普通レベルのカメラで位置合わせできることが望ましい。
マトリックス状に多数並んでいるフレネルレンズ群の中から特定のフレネルレンズの中心をカメラで自動的に探索するのは意外に難しい。また、セルの上にボールレンズが乗っている構成の受光部である場合は、ボールレンズ及びフレネルレンズを通して見えるセルは、形状認識が難しくなり、位置合わせも容易ではない。高精度なカメラを使用すれば可能であるが、高精度なカメラは当然に高価であるので、なるべく安価な普通レベルのカメラで位置合わせできることが望ましい。
かかる課題に鑑み、本開示は、集光型太陽光発電モジュールにおいて、セルを収容する筐体と、集光部との位置合わせを容易にすることを目的とする。
[発明の効果]
本開示によれば、集光型太陽光発電モジュールにおいて、セルを収容する筐体と、集光部との位置合わせを容易にすることができる。
本開示によれば、集光型太陽光発電モジュールにおいて、セルを収容する筐体と、集光部との位置合わせを容易にすることができる。
[本開示の実施形態の説明]
本開示の実施形態には、その要旨として、少なくとも以下のものが含まれる。
本開示の実施形態には、その要旨として、少なくとも以下のものが含まれる。
(1)本開示の集光型太陽光発電モジュールは、太陽光をセルに集光して発電する集光型太陽光発電モジュールであって、前記セルを収容する筐体と、前記筐体の上部に設けられ、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部と、前記筐体の底面に、前記フレネルレンズの各々と光軸を合わせて配置され、前記セルを含む受光部と、を備え、前記集光部には、光を散乱させるための複数の光散乱部が形成されている、集光型太陽光発電モジュールである。
このような集光型太陽光発電モジュールでは、光散乱部が太陽光を散乱させて周辺よりも明るく際だって見える。そのため、製造時において、制御部により駆動するカメラで撮像して自動的に光散乱部を検出し、制御部は光散乱部の位置を記憶することができる。また、筐体の受光部についても、その位置を検出し、記憶することができる。そして、記憶した光散乱部の位置と、記憶した受光部の位置とに基づいて、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。
(2)前記(1)の集光型太陽光発電モジュールにおいて、複数の前記光散乱部は、例えば、少なくとも2個の前記フレネルレンズの中心部にそれぞれ形成されている。
この場合、光散乱部の位置を、対応する受光部の位置に合わせることにより、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。
この場合、光散乱部の位置を、対応する受光部の位置に合わせることにより、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。
(3)前記(2)の集光型太陽光発電モジュールにおいて、複数の前記光散乱部は、前記中心部に例えば円形状又は円環状に形成されている。
光散乱部が円形状に形成される場合、円形の中心位置を、対応する受光部の位置に合わせることにより、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。光散乱部が円環状に形成される場合、円環の中心位置を、対応する受光部の位置に合わせることにより、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。円環であることにより中心部は光を通過させるので、セルに集光させる光の損失が、同一外径の円形よりも少ない。
光散乱部が円形状に形成される場合、円形の中心位置を、対応する受光部の位置に合わせることにより、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。光散乱部が円環状に形成される場合、円環の中心位置を、対応する受光部の位置に合わせることにより、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。円環であることにより中心部は光を通過させるので、セルに集光させる光の損失が、同一外径の円形よりも少ない。
(4)前記(1)の集光型太陽光発電モジュールにおいて、複数の前記光散乱部は、隣り合う複数の前記フレネルレンズの中間にそれぞれ形成されていてもよい。
この場合、光散乱部の位置と、近接する受光部の位置とが相互に、所定の位置関係となるので、当該位置関係が成立するように集光部を筐体に乗せることにより、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。
この場合、光散乱部の位置と、近接する受光部の位置とが相互に、所定の位置関係となるので、当該位置関係が成立するように集光部を筐体に乗せることにより、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。
(5)前記(1)から(4)のいずれかの集光型太陽光発電モジュールにおいて、前記集光部は、前記フレネルレンズが形成されている樹脂製のシートと、前記シートが貼り付けられている少なくとも1枚のガラス板と、を有し、複数の前記光散乱部は、前記フレネルレンズ又は前記ガラス板のいずれか一方に形成されている。
光散乱部をフレネルレンズに形成する場合、フレネルレンズは樹脂製であるので、例えば成形時の加工により粗面を形成したり、白濁させたりすることにより、容易に光散乱部を形成することができる。光散乱部をガラス板に形成する場合、ガラス板に対して、例えばプレスやブラスト加工によって、容易に光散乱部を形成することができる。
光散乱部をフレネルレンズに形成する場合、フレネルレンズは樹脂製であるので、例えば成形時の加工により粗面を形成したり、白濁させたりすることにより、容易に光散乱部を形成することができる。光散乱部をガラス板に形成する場合、ガラス板に対して、例えばプレスやブラスト加工によって、容易に光散乱部を形成することができる。
(6)前記(1)から(4)のいずれかの集光型太陽光発電モジュールにおいて、前記集光部は、前記フレネルレンズが形成されている樹脂製のシートと、少なくとも1枚のガラス板と、前記シートと前記ガラス板との間に位置し、前記シートと前記ガラス板とを貼り付ける接着層と、を有し、複数の前記光散乱部は、前記接着層に形成されている。このように構成することで、集光部へ容易に光散乱部を形成することができる。
(7)前記(1)から(4)のいずれかの集光型太陽光発電モジュールにおいて、前記集光部は、前記フレネルレンズが形成されている樹脂製のシートと、前記シートが第1面に貼り付けられている少なくとも1枚のガラス板と、前記第1面の反対側に位置する前記ガラス板の第2面上に形成されている被覆層と、を有し、複数の前記光散乱部は、前記被覆層に形成されている。このように構成することで、集光部へ容易に光散乱部を形成することができる。
(8)前記(1)から(7)のいずれかの集光型太陽光発電モジュールにおいて、複数の前記光散乱部のうち少なくとも3個の前記光散乱部は、三角形の配置となっていてもよい。
この場合、三角形の配置となる3箇所での位置合わせにより、筐体と集光部との相互の位置合わせを、2箇所の場合よりも正確に行うことができる。
この場合、三角形の配置となる3箇所での位置合わせにより、筐体と集光部との相互の位置合わせを、2箇所の場合よりも正確に行うことができる。
(9)前記(1)から(8)のいずれかの集光型太陽光発電モジュールにおいて、複数の前記光散乱部のうち少なくとも4個の前記光散乱部は、前記集光部の長方形の外形状における長辺の中央近傍と、短辺の中央近傍とに設けられていてもよい。
この場合、4辺4箇所の外端近傍での位置合わせにより位置合わせが正確になる。従って、筐体と集光部との相互の位置合わせを、正確に行うことができる。
この場合、4辺4箇所の外端近傍での位置合わせにより位置合わせが正確になる。従って、筐体と集光部との相互の位置合わせを、正確に行うことができる。
(10)前記(1)から(9)のいずれかの集光型太陽光発電モジュールにおいて、前記受光部にはボールレンズが設けられていることが好ましい。
この場合、セルより大きいボールレンズの円形の輪郭が見えれば、中心位置を容易に検出することができる。
この場合、セルより大きいボールレンズの円形の輪郭が見えれば、中心位置を容易に検出することができる。
(11)本開示の集光型太陽光発電装置は、前記(1)から(10)のいずれかの集光型太陽光発電モジュールを複数個集合して構成されたアレイを備えている集光型太陽光発電装置である。
(12)本開示の製造方法は、セルを含む受光部を底面に備える筐体の上部に、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部を位置合わせして乗せる工程を含む、集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、光を散乱させるための複数の光散乱部が形成されている前記集光部を準備する準備工程と、前記集光部を撮像して前記光散乱部を検出し、その位置を記憶するとともに、前記光散乱部と位置的に関連付けるべき前記受光部を撮像してその位置を記憶する位置記憶工程と、前記位置記憶工程によって記憶した前記光散乱部の位置と、前記位置記憶工程によって記憶した前記受光部の位置とに基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする位置合わせ工程と、を備える、集光型太陽光発電モジュールの製造方法である。
このような集光型太陽光発電モジュールの製造方法によれば、光散乱部が太陽光を散乱させて周辺よりも明るく際だって見える。そのため、カメラで撮像して自動的に光散乱部を検出し、光散乱部の位置を記憶することができる。また、筐体の受光部についても、その位置を検出し、記憶することができる。そして、記憶した光散乱部の位置と、記憶した受光部の位置とに基づいて、筐体と集光部とを相互に位置合わせすることができる。
(13)前記(12)の集光型太陽光発電モジュールの製造方法において、複数の前記光散乱部又は複数の前記受光部の平均的な配列状態から所定量以上離れている位置を除外した状態で、複数の前記光散乱部の位置及び複数の前記受光部の位置から、それぞれ複数の算出用位置を決定する位置決定工程と、複数の前記算出用位置に基づいて、前記筐体及び前記集光部の少なくとも一方を移動させる移動量を算出する移動量算出工程と、をさらに備え、前記位置合わせ工程は、前記移動量に基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする。これにより、集光型太陽光発電モジュール全体としての発電量が多くなるように筐体と集光部とを位置合わせすることができる。
(14)本開示の製造方法は、セルを含む受光部を底面に備える筐体の上部に、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部を位置合わせして乗せる工程を含む、集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、前記集光部を撮像した画像に基づいて、複数の前記フレネルレンズにそれぞれ含まれている第1特徴部を検出し、複数の前記第1特徴部の位置を記憶する第1位置記憶工程と、複数の前記第1特徴部と位置的に関連付けるべき複数の前記受光部を撮像した画像に基づいて、複数の前記受光部にそれぞれ含まれている第2特徴部を検出し、複数の前記第2特徴部の位置を記憶する第2位置記憶工程と、複数の前記第1特徴部又は複数の前記第2特徴部の平均的な配列状態から所定量以上離れている位置を除外した状態で、複数の前記第1特徴部の位置及び複数の前記第2特徴部の位置から、それぞれ複数の算出用位置を決定する位置決定工程と、複数の前記算出用位置に基づいて、前記筐体及び前記集光部の少なくとも一方を移動させる移動量を算出する移動量算出工程と、前記移動量に基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする位置合わせ工程と、を備える、集光型太陽光発電モジュールの製造方法である。
このように構成することで、集光型太陽光発電モジュール全体としての発電量が多くなるように筐体と集光部とを位置合わせすることができる。
このように構成することで、集光型太陽光発電モジュール全体としての発電量が多くなるように筐体と集光部とを位置合わせすることができる。
(15)本開示の製造装置は、セルを含む受光部を底面に備える筐体の上部に、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部を位置合わせして乗せる製造処理を実行する集光型太陽光発電モジュールの製造装置であって、前記集光部と、複数の前記受光部と、を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像した画像に基づいて、複数の前記フレネルレンズにそれぞれ含まれている複数の第1特徴部の位置に関する情報と、複数の前記第1特徴部と位置的に関連付けるべき複数の前記受光部にそれぞれ含まれている複数の第2特徴部の位置に関する情報と、を記憶する位置データ記憶部と、複数の前記第1特徴部又は複数の前記第2特徴部の平均的な配列状態から所定量以上離れている位置を除外した状態で、複数の前記第1特徴部の位置及び複数の前記第2特徴部の位置から、それぞれ複数の算出用位置を決定する位置決定部と、複数の前記算出用位置に基づいて、前記筐体及び前記集光部の少なくとも一方を移動させる移動量を算出し、前記移動量に基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする位置合わせ部と、を備える、集光型太陽光発電モジュールの製造装置である。
このように構成することで、集光型太陽光発電モジュール全体としての発電量が多くなるように筐体と集光部とを位置合わせすることができる。
このように構成することで、集光型太陽光発電モジュール全体としての発電量が多くなるように筐体と集光部とを位置合わせすることができる。
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の集光型太陽光発電モジュールの具体例について、図面を参照して説明する。
以下、本開示の集光型太陽光発電モジュールの具体例について、図面を参照して説明する。
《太陽光発電装置の主な構成》
図1及び図2はそれぞれ、1基分の、集光型の太陽光発電装置の一例を、受光面側から見た斜視図である。図1は、完成した状態での太陽光発電装置100を示し、図2は、組立途中の状態での太陽光発電装置100を示している。図2は、追尾架台25の骨組みが見える状態を右半分に示し、集光型太陽光発電モジュール(以下、単にモジュールとも言う。)1Mが取り付けられた状態を左半分に示している。なお、実際にモジュール1Mを追尾架台25に取り付ける際は、追尾架台25を地面に寝かせた状態で取り付けを行う。
図1及び図2はそれぞれ、1基分の、集光型の太陽光発電装置の一例を、受光面側から見た斜視図である。図1は、完成した状態での太陽光発電装置100を示し、図2は、組立途中の状態での太陽光発電装置100を示している。図2は、追尾架台25の骨組みが見える状態を右半分に示し、集光型太陽光発電モジュール(以下、単にモジュールとも言う。)1Mが取り付けられた状態を左半分に示している。なお、実際にモジュール1Mを追尾架台25に取り付ける際は、追尾架台25を地面に寝かせた状態で取り付けを行う。
図1において、この太陽光発電装置100は、上部側で連続し、下部側で左右に分かれた全体として面状の受光面を成すアレイ(太陽光発電パネル)1と、その支持機構2とを備えている。アレイ1は、背面側の追尾架台25(図2)上にモジュール1Mを整列させて構成されている。図1の例では、左右のウイングを構成する(96(=12×8)×2)個と、中央の渡り部分の8個との、合計200個のモジュール1Mの集合体として、アレイ1が構成されている。
支持機構2は、支柱21と、基礎22と、駆動部23と、駆動軸となる水平軸24(図2)と、追尾架台25とを備えている。支柱21は、下端が基礎22に固定され、上端に駆動部23を備えている。
図1において、基礎22は、上面のみが見える程度に地中に堅固に埋設される。基礎22を地中に埋設した状態で、支柱21は鉛直となり、水平軸24(図2)は水平となる。駆動部23は、水平軸24を、方位角(支柱21を中心軸とした角度)及び仰角(水平軸24を中心軸とした角度)の2方向に回動させることができる。図2において、水平軸24には、追尾架台25を補強する補強材25aが取り付けられている。また、補強材25aには、複数本の水平方向へのレール25bが取り付けられている。モジュール1Mは、このレールに嵌め込むように取り付けられる。水平軸24が方位角又は仰角の方向に回動すれば、アレイ1もその方向に回動する。
図1のようにアレイ1が鉛直になっているのは、通常、夜明け及び日没前である。
日中は、アレイ1の受光面が常に太陽に正対する姿勢となるよう、駆動部23が動作し、アレイ1は太陽の追尾動作を行う。
日中は、アレイ1の受光面が常に太陽に正対する姿勢となるよう、駆動部23が動作し、アレイ1は太陽の追尾動作を行う。
《集光型太陽光発電モジュールの構成例》
図3は、集光型太陽光発電モジュール1Mの構成の一例を示す斜視図である。但し、底面11b側はフレキシブルプリント配線板13のみ示し、ここでは、他の構成要素は省略している。
図3は、集光型太陽光発電モジュール1Mの構成の一例を示す斜視図である。但し、底面11b側はフレキシブルプリント配線板13のみ示し、ここでは、他の構成要素は省略している。
モジュール1Mは、外観上の物理的な形態としては、例えば金属製又は樹脂製で長方形の平底容器状の筐体11と、その上に蓋のように取り付けられる長方形の集光部12と、を備えている。集光部12は、例えば1枚の透明なガラス板12aの裏面に、透明な樹脂製のフレネルレンズ12fのシートが貼り付けられて構成されている。例えば図示の正方形(この例では14個×10個である。但し、数量は一例に過ぎない。)の領域の1つ1つが、フレネルレンズ12fであり、太陽光を焦点位置に収束させることができる。なお、格子状の点線は領域を表現するための便宜上の線であり、実際にはこのような仕切り線が存在する必要は無い。
筐体11の底面11b上には、例えば筐体11の左半分・右半分の各々において、1本の細長いフレキシブルプリント配線板13が図示のように方向転換しながら整列するように配置されている。フレキシブルプリント配線板13には相対的に幅広な部位と幅狭な部位とがある。セル(図示せず。)が実装されるのは幅広な部位である。セルはフレネルレンズ12fの各々の光軸に対応する位置に配置される。
フレキシブルプリント配線板13と集光部12との間には、例えば金属製の遮蔽板14が取り付けられている。遮蔽板14には、個々のフレネルレンズ12fの中心に対応した位置に、フレネルレンズ12fの正方形に相似な正方形の開口14aが形成されている。アレイ1が太陽を正確に追尾し、モジュール1Mに対する太陽光の入射角が0度であれば、フレネルレンズ12fにより集光された光は開口14aを通過することができる。追尾が大きくずれた場合は、集光された光は遮蔽板14により遮蔽される。但し、追尾のずれが僅かな場合は、集光された光は開口14aを通過する。
《受光部の構成例》
図4は、集光型太陽光発電モジュールの受光部Rの構成例を示す断面図である。なお、図4に示す各部は、構造説明の都合上、適宜拡大して描いており、必ずしも実際の寸法に比例した図ではない(図5も同様)。
図4は、集光型太陽光発電モジュールの受光部Rの構成例を示す断面図である。なお、図4に示す各部は、構造説明の都合上、適宜拡大して描いており、必ずしも実際の寸法に比例した図ではない(図5も同様)。
図4において、受光部Rは、ボールレンズ30、保護板31、サポート部32、パッケージ33、セル34、リードフレーム(P側)35、金ワイヤー36、リードフレーム37(N側)、及び、封止部38を備えている。受光部Rは、フレキシブルプリント配線板13上に実装されている。なお、セル34には並列にバイパスダイオードが接続されるが、ここでは図示を省略している。
ボールレンズ30は、サポート部32の上に取り付けられた保護板31の上端部内周エッジ31eにより、セル34との間に光軸Ax方向の隙間が形成されるように支持されている。保護板31は、例えば金属ワッシャである。サポート部32は、例えば円筒状であり樹脂製である。サポート部32は、フラットなパッケージ33の上に固着されている。パッケージ33は樹脂製であり、セル34を、そのリードフレーム35,37と共に保持している。セル34の出力は、P側がリードフレーム35に、N側が金ワイヤー36を介してリードフレーム37に、それぞれ引き出される。封止部38は、光透過性のシリコーン樹脂であり、保護板31及びサポート部32の内側の、ボールレンズ30とセル34との間に形成される空間を満たすように設けられている。
《集光型太陽光発電ユニットの構成例》
図5は、モジュール1Mを構成する光学系の基本構成としての集光型太陽光発電ユニット1Uの一例を示す断面図である。
図において、集光型太陽光発電ユニット1Uが、太陽と正対し、太陽光の入射角が0度であると、フレネルレンズ12fの光軸Ax上に、受光部Rのボールレンズ30及びセル34があり、フレネルレンズ12fにより集光する光は遮蔽板14の開口14aを通り、受光部Rのボールレンズ30に取り込まれ、セル34に導かれる。
図5は、モジュール1Mを構成する光学系の基本構成としての集光型太陽光発電ユニット1Uの一例を示す断面図である。
図において、集光型太陽光発電ユニット1Uが、太陽と正対し、太陽光の入射角が0度であると、フレネルレンズ12fの光軸Ax上に、受光部Rのボールレンズ30及びセル34があり、フレネルレンズ12fにより集光する光は遮蔽板14の開口14aを通り、受光部Rのボールレンズ30に取り込まれ、セル34に導かれる。
《集光部の詳細》
図6は、集光部12における特定のフレネルレンズの領域内に施す構造的特徴を簡略化して示す平面図である。マトリックス状の領域の数は簡略化して3×4の12個で示しているが、実際には図3にも示したように、もっと多数である。また、フレネルレンズの同心円も図示の都合上、簡略化しているが、実際にはもっと多数である。
図6は、集光部12における特定のフレネルレンズの領域内に施す構造的特徴を簡略化して示す平面図である。マトリックス状の領域の数は簡略化して3×4の12個で示しているが、実際には図3にも示したように、もっと多数である。また、フレネルレンズの同心円も図示の都合上、簡略化しているが、実際にはもっと多数である。
図6において、集光部12の四隅の4個のフレネルレンズの領域には、それぞれ、中心部に円形の光散乱部Sが形成されている。光散乱部Sは主として光を散乱(乱反射)させる。光散乱部S以外は光を透過させ、同心円の外側になるほど、大きく屈折させる。従って、光を散乱させる光散乱部Sは白く見え、その周辺とのコントラストが際立つことになる。四隅以外のフレネルレンズには光散乱部Sが形成されていない。
光を散乱させることにより、光散乱部Sを通過する光は少なくなる。従って、光散乱部Sの存在は、発電の観点からは理論的には損失となる。但し、図示の光散乱部Sは、誇張して大きく描いているが、実際にはカメラでの認識が可能でさえあればよく、実際にはもっと小さい。しかも、実際にはマトリックスの数は図3では例えば140であるから、そのうちのわずか4個で、かつ、面積も微小な光散乱部Sの影響は、モジュール1M全体から見れば極めて小さい。従って、発電の損失は、実質的には無視できるレベルである。
光散乱部Sは、フレネルレンズの1領域内において、樹脂製のフレネルレンズ12f自体に設けてもよいし、ガラス板12aの方に設けてもよい。
図7Aは、光散乱部Sをフレネルレンズ12fに設ける場合の、1個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図6における点線VIIの断面に相当する。図7Aにおいて、光散乱部Sは、フレネルレンズ12fの中央部に、微小な凹凸(ギザギザ、網目、多数の微小な穴など。)を有する粗面を形成することにより作られている。このような光散乱部Sは、樹脂製のフレネルレンズ12fの成形時に容易に作成することができる。なお、他には、フレネルレンズ12fとなる透明樹脂の中央部のみを白濁させることによっても、光散乱部Sを作成することができる。
図7Bは、光散乱部Sをガラス板12aに設ける場合の、1個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図6における点線VIIの断面に相当する。図7Bにおいて、光散乱部Sは、ガラス板12aの中央部に、磨りガラス状の粗面を形成することにより作られている。このような光散乱部Sは、ガラス板12aが硬化する前のプレス加工や、硬化後のブラスト加工等により容易に作成することができる。
《位置合わせ方法の一例》
次に、集光型太陽光発電モジュールの製造方法の一部としての、筐体11と集光部12との相互の位置合わせ方法の一例について説明する。
図8は、位置合わせ前の筐体11と集光部12とを示す斜視図に、制御駆動系の構成の概要を併せて示す図である。図において、テーブル60の上に、筐体11と集光部12とが別々に置かれている。テーブル60の表面を、X-Y平面とする。筐体11は、簡略に図示しているが、実際には、収容すべき部材を収容済みの、図3の状態である。この集光部12は、最も外側にある「行」又は「列」の中央近傍に、合計4個の光散乱部Sを有している。筐体11内に図示しているのは、筐体11に集光部12が位置合わせされたとき、4個の光散乱部Sに、位置的に対応すべき4個の受光部Rである。
次に、集光型太陽光発電モジュールの製造方法の一部としての、筐体11と集光部12との相互の位置合わせ方法の一例について説明する。
図8は、位置合わせ前の筐体11と集光部12とを示す斜視図に、制御駆動系の構成の概要を併せて示す図である。図において、テーブル60の上に、筐体11と集光部12とが別々に置かれている。テーブル60の表面を、X-Y平面とする。筐体11は、簡略に図示しているが、実際には、収容すべき部材を収容済みの、図3の状態である。この集光部12は、最も外側にある「行」又は「列」の中央近傍に、合計4個の光散乱部Sを有している。筐体11内に図示しているのは、筐体11に集光部12が位置合わせされたとき、4個の光散乱部Sに、位置的に対応すべき4個の受光部Rである。
制御駆動系は、カメラ51と、カメラ51を駆動する駆動部52と、駆動部52を制御し、カメラ51から撮像信号を受ける制御部53と、制御部53に対して操作指令を与える操作部54と、制御部53からアクセス可能であって情報を記憶する記憶部55と、を備えている。制御部53は、例えばコンピュータを含み、コンピュータがソフトウェア(コンピュータプログラム)を実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、記憶部55に格納される。
操作部54から始動指令が制御部53に与えられると、制御部53は、駆動部52を制御してカメラ51を移動させながら集光部12の撮像を行う。カメラ51は、集光部12をX-Y平面に垂直な方向から撮像する。制御部53は、カメラ51をスキャンさせて画像内で際だって明るく見える光散乱部Sを検出すると、そのX,Y座標を記憶する。ここで、テーブル60上のどこかに原点を設定すると、4個の光散乱部Sの座標を、例えば、(XS1,YS1),(XS2,YS2),(XS3,YS3),(XS4,YS4)として記憶することができる。
次に、制御部53は、駆動部52を制御してカメラ51を移動させながら今度は筐体11内の受光部Rの撮像を行う。カメラ51は、受光部RをX-Y平面に垂直な方向から撮像する。このとき撮像の対象とするのは、4個の光散乱部Sに位置的に対応すべき4個の受光部Rである。筐体11の四隅等の、検出しやすい基準点から見て4個の受光部Rが、相対的にどの位置にあるかは予め分かっているので、4個の受光部Rに狙いを定めることは容易である。また、受光部Rは、ボールレンズ30の存在により画像上での検出が容易である。受光部Rを検出すると、制御部53は、その中心となるX,Y座標を記憶する。ここで例えば、4個の受光部Rの座標を、(XR1,YR1),(XR2,YR2),(XR3,YR3),(XR4,YR4)とする。
図9は、位置合わせ中の筐体11と集光部12とを示す斜視図に、制御駆動系の構成の概要を併せて示す図である。図8には図示していなかった構成として、マニピュレータ61がある。マニピュレータ61は、制御部53から指令を受けた駆動部52により、駆動される。マニピュレータ61は、X方向及びY方向への移動、X-Y平面に垂直な方向への移動(昇降)、X-Y平面に沿った回転、集光部12の吸着/解放が可能である。制御部53は、図8の状態からマニピュレータ61を用いて集光部12を吸着して垂直に持ち上げ、4つの光散乱部Sの座標(XS1,YS1),(XS2,YS2),(XS3,YS3),(XS4,YS4)がそれぞれ、受光部Rの座標(XR1,YR1),(XR2,YR2),(XR3,YR3),(XR4,YR4)に一致するように移動させ、一致した状態で集光部12を筐体11に乗せる。このようにして、筐体11と集光部12との相互の位置合わせを行うことができる。
《光散乱部の配置例》
光散乱部Sの配置数は基本的には2以上であればよいが、より正確な位置合わせのためには、3又は4が好ましい。図10A、図10B及び図10Cは、集光部12における光散乱部Sの配置例を示す図である。
光散乱部Sの配置数は基本的には2以上であればよいが、より正確な位置合わせのためには、3又は4が好ましい。図10A、図10B及び図10Cは、集光部12における光散乱部Sの配置例を示す図である。
図10Aは、図8,図9にも示したように、集光部12の外形状(長方形)における長辺の中央近傍と、短辺の中央近傍とに、合計4個の光散乱部Sが設けられている例である。すなわち、4個の光散乱部Sは、概ね菱形を描くように配置されている。この場合、4辺4箇所の外端近傍での位置合わせにより、位置合わせが正確になる。従って、筐体11と集光部12との相互の位置合わせを、正確に行うことができる。
図10Bは、合計3個の光散乱部Sが三角形の配置となっている例である。この場合、三角形の配置となる3箇所での位置合わせにより、筐体11と集光部12との相互の位置合わせを、2箇所の場合よりも正確に行うことができる。また、4箇所よりは1個少ないので位置合わせに要する時間は短い。
図10Cは、合計4個の光散乱部Sを、図6と同様に、集光部12の四隅に配置した例である。集光部12の中心位置から見て最も遠い所の4個となるので、筐体11と集光部12との相互の位置合わせを、正確に行うことができる。
《光散乱部の形状又は場所のバリエーション》
ここまでの実施形態では、光散乱部Sを、フレネルレンズの領域の中心部に円形に設ける例を示したが、これに限定される訳ではない。形状は必ずしも円形でなくてもよい。場所は中心部以外でもよい。但し、フレネルレンズの1領域全面に存在すると発電のための光の損失が生じるので好ましくない。要するに、フレネルレンズの1領域全面を使用することなく、集光部12に局部的に少なくとも2個形成されていればよい。この観点から、光散乱部Sの形状又は場所のバリエーションについて説明する。なお、光散乱部Sの形成方法については既述の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、光散乱部Sは白く見え、それ以外の部分とのコントラストが際立つため、撮像による検出が容易であることも以下同様である。
ここまでの実施形態では、光散乱部Sを、フレネルレンズの領域の中心部に円形に設ける例を示したが、これに限定される訳ではない。形状は必ずしも円形でなくてもよい。場所は中心部以外でもよい。但し、フレネルレンズの1領域全面に存在すると発電のための光の損失が生じるので好ましくない。要するに、フレネルレンズの1領域全面を使用することなく、集光部12に局部的に少なくとも2個形成されていればよい。この観点から、光散乱部Sの形状又は場所のバリエーションについて説明する。なお、光散乱部Sの形成方法については既述の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、光散乱部Sは白く見え、それ以外の部分とのコントラストが際立つため、撮像による検出が容易であることも以下同様である。
(形状のみのバリエーション)
図11は、図6と同様に、集光部12における特定のフレネルレンズの領域内に施す構造的特徴を簡略化して示す平面図である。図11において、集光部12の四隅の4個のフレネルレンズの領域には、それぞれ、中心部に円環状の光散乱部Sが形成されている。この場合、円環の部分は、主として光を散乱させる。円環の内側は光を透過させる。円環の外側は光を透過させ、同心円の外側になるほど、大きく屈折させる。従って、光を散乱させる光散乱部Sは円環状に白く見え、その周辺とのコントラストが際立つ。また、この場合、円環の中心位置を、対応する受光部の位置に合わせることにより、筐体11と集光部12とを相互に位置合わせすることができる。円環であることにより中心部は光を通過させるので、発電のための光の損失が、同一外径の円形よりも少ない。
図11は、図6と同様に、集光部12における特定のフレネルレンズの領域内に施す構造的特徴を簡略化して示す平面図である。図11において、集光部12の四隅の4個のフレネルレンズの領域には、それぞれ、中心部に円環状の光散乱部Sが形成されている。この場合、円環の部分は、主として光を散乱させる。円環の内側は光を透過させる。円環の外側は光を透過させ、同心円の外側になるほど、大きく屈折させる。従って、光を散乱させる光散乱部Sは円環状に白く見え、その周辺とのコントラストが際立つ。また、この場合、円環の中心位置を、対応する受光部の位置に合わせることにより、筐体11と集光部12とを相互に位置合わせすることができる。円環であることにより中心部は光を通過させるので、発電のための光の損失が、同一外径の円形よりも少ない。
図12Aは、光散乱部Sをフレネルレンズ12fに設ける場合の、1個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図11における点線XIIの断面に相当する。
図12Bは、光散乱部Sをガラス板12aに設ける場合の、1個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図11における点線XIIの断面に相当する。
図12Bは、光散乱部Sをガラス板12aに設ける場合の、1個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図11における点線XIIの断面に相当する。
(形状及び場所のバリエーション1)
図13は、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12の構造的特徴を簡略化して示す平面図である。
図13において、横方向を上から順に1行,2行,3行、縦方向を左から順に1列,2列,3列,4列とすると、光散乱部Sは、以下の場所に形成されている。
図13は、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12の構造的特徴を簡略化して示す平面図である。
図13において、横方向を上から順に1行,2行,3行、縦方向を左から順に1列,2列,3列,4列とすると、光散乱部Sは、以下の場所に形成されている。
1行1列、1行2列、2行1列、2行2列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、
1行3列、1行4列、2行3列、2行4列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、
2行1列、2行2列、3行1列、3行2列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、及び、
2行3列、2行4列、3行3列、3行4列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、である。
1行3列、1行4列、2行3列、2行4列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、
2行1列、2行2列、3行1列、3行2列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、及び、
2行3列、2行4列、3行3列、3行4列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、である。
光散乱部Sは、これを囲むように存在する4つのフレネルレンズの最外周近傍の4つの円弧によって囲まれる菱形(若しくはトランプのダイヤ)に近似した形状の部分でもある。図13の場合、全てのフレネルレンズの領域内に、いわば(1/4)の光散乱部Sが存在する。受光部Rとの位置合わせは、例えば、光散乱部Sを中心に有することになる4つのフレネルレンズにそれぞれ対応する4つの受光部Rの中心位置に光散乱部Sを合わせる、ということになる。
図14Aは、光散乱部Sをフレネルレンズ12fに設ける場合の、斜め2個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図13における点線XIVの断面に相当する。
図14Bは、光散乱部Sをガラス板12aに設ける場合の、斜め2個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図13における点線XIVの断面に相当する。
図14Bは、光散乱部Sをガラス板12aに設ける場合の、斜め2個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図13における点線XIVの断面に相当する。
(形状及び場所のバリエーション2)
図15は、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12の構造的特徴を簡略化して示す平面図である。
図15において、横方向を上から順に1行,2行,3行、縦方向を左から順に1列,2列,3列,4列とすると、光散乱部Sは、以下の場所に形成されている。
図15は、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12の構造的特徴を簡略化して示す平面図である。
図15において、横方向を上から順に1行,2行,3行、縦方向を左から順に1列,2列,3列,4列とすると、光散乱部Sは、以下の場所に形成されている。
1行1列のフレネルレンズの領域の右上と、1行2列のフレネルレンズの領域の左上とを互いに合わせた部分、
1行3列のフレネルレンズの領域の右上と、1行4列のフレネルレンズの領域の左上とを互いに合わせた部分、
3行1列のフレネルレンズの領域の右下と、3行2列のフレネルレンズの領域の左下とを互いに合わせた部分、及び
3行3列のフレネルレンズの領域の右下と、3行4列のフレネルレンズの領域の左下とを互いに合わせた部分、である。
1行3列のフレネルレンズの領域の右上と、1行4列のフレネルレンズの領域の左上とを互いに合わせた部分、
3行1列のフレネルレンズの領域の右下と、3行2列のフレネルレンズの領域の左下とを互いに合わせた部分、及び
3行3列のフレネルレンズの領域の右下と、3行4列のフレネルレンズの領域の左下とを互いに合わせた部分、である。
受光部Rとの位置合わせは、例えば、光散乱部Sの位置に基づいて、光散乱部Sに関わる1つ又は2つのフレネルレンズの中心位置を求め、求めた中心位置と、その中心位置に対応する受光部Rとを合わせることにより、行うことができる。
図16Aは、光散乱部Sをフレネルレンズ12fに設ける場合の、1個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図15における点線XVIの断面に相当する。
図16Bは、光散乱部Sをガラス板12aに設ける場合の、1個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図15における点線XVIの断面に相当する。
図16Bは、光散乱部Sをガラス板12aに設ける場合の、1個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図15における点線XVIの断面に相当する。
(形状及び場所のバリエーション3)
図17は、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12の構造的特徴を簡略化して示す平面図である。
図17において、横方向を上から順に1行,2行,3行、縦方向を左から順に1列,2列,3列,4列とすると、光散乱部Sは、以下の場所に形成されている。
図17は、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12の構造的特徴を簡略化して示す平面図である。
図17において、横方向を上から順に1行,2行,3行、縦方向を左から順に1列,2列,3列,4列とすると、光散乱部Sは、以下の場所に形成されている。
1行1列のフレネルレンズの領域の左上、
1行4列のフレネルレンズの領域の右上、
3行1列のフレネルレンズの領域の左下、及び
3行4列のフレネルレンズの領域の右下、である。
1行4列のフレネルレンズの領域の右上、
3行1列のフレネルレンズの領域の左下、及び
3行4列のフレネルレンズの領域の右下、である。
受光部Rとの位置合わせは、例えば、光散乱部Sの位置に基づいて、最寄りの4つのフレネルレンズの中心位置を求め、求めた中心位置と、その中心位置に対応する受光部Rとを合わせることにより、行うことができる。
なお、図17における点線XVIの断面は、図16Aおよび図16Bと同じである。
なお、図17における点線XVIの断面は、図16Aおよび図16Bと同じである。
(形状及び場所のバリエーション4)
図18は、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12の構造的特徴を簡略化して示す平面図である。
図18において、横方向を上から順に1行,2行,3行、縦方向を左から順に1列,2列,3列,4列とすると、光散乱部Sは、以下の場所に形成されている。
図18は、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12の構造的特徴を簡略化して示す平面図である。
図18において、横方向を上から順に1行,2行,3行、縦方向を左から順に1列,2列,3列,4列とすると、光散乱部Sは、以下の場所に形成されている。
1行1列、1行2列、2行1列、2行2列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、
1行3列、1行4列、2行3列、2行4列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、
2行1列、2行2列、3行1列、3行2列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、及び、
2行3列、2行4列、3行3列、3行4列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、である。
1行3列、1行4列、2行3列、2行4列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、
2行1列、2行2列、3行1列、3行2列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、及び、
2行3列、2行4列、3行3列、3行4列の各フレネルレンズの合計4領域分の正方形の中心部、である。
上記の光散乱部Sの位置は、図13と同様であるが、個々の光散乱部Sは、図13のような形状ではなく、十字状である。受光部Rとの位置合わせは、例えば、光散乱部Sを中心に有することになる4つのフレネルレンズにそれぞれ対応する4つの受光部Rの中心位置に光散乱部Sを合わせる、ということになる。
図19Aは、光散乱部Sをフレネルレンズ12fに設ける場合の、斜め2個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図18における点線XIXの断面に相当する。
図19Bは、光散乱部Sをガラス板12aに設ける場合の、斜め2個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図18における点線XIXの断面に相当する。
図19Bは、光散乱部Sをガラス板12aに設ける場合の、斜め2個のフレネルレンズの領域Afについての断面図であり、図18における点線XIXの断面に相当する。
(場所のみのバリエーション1)
図20Aは、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12を簡略化して示す断面図である。本形態において、集光部12は、フレネルレンズ12fが形成されている樹脂製のシート12sと、1枚のガラス板12aと、当該シート12sとガラス板12aとの間に位置し、当該シート12sとガラス板12aとを貼り付ける接着層12bとを有する。そして、光散乱部Sは、接着層12bに形成されている。接着層12bは、例えば樹脂製の接着剤を含む層である。
図20Aは、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12を簡略化して示す断面図である。本形態において、集光部12は、フレネルレンズ12fが形成されている樹脂製のシート12sと、1枚のガラス板12aと、当該シート12sとガラス板12aとの間に位置し、当該シート12sとガラス板12aとを貼り付ける接着層12bとを有する。そして、光散乱部Sは、接着層12bに形成されている。接着層12bは、例えば樹脂製の接着剤を含む層である。
本形態に係る集光部12は、例えば、ガラス板12aに接着剤を塗布することで接着層12bを形成した後、フレネルレンズ12fが形成されているシート12sを接着層12bに貼り合わせることにより、製造される。接着層12bは、ガラス板12aやフレネルレンズ12fよりも容易にプレス加工やブラスト加工することができる。例えば、ガラス板12aに接着層12bを形成した後、フレネルレンズ12fが形成されているシート12sを貼り合わせる前に、接着層12bに対してプレス加工又はブラスト加工をすることで容易に光散乱部Sを形成することができる。
なお、接着層12bをシート状のダミー基材上に形成し、ダミー基材に形成された接着層12bへプレス加工を施すことにより光散乱部Sを接着層12bに形成した後に、接着層12bをガラス板12aに貼付するように構成してもよい。この場合、ガラス板12aに貼付された接着層12bからダミー基板を剥がす等により除去して、接着層12bのうちダミー基板が除去された面にフレネルレンズ12fが形成されているシート12sを貼付する。このように構成することで、容易に光散乱部Sを形成することができる。
(場所のみのバリエーション2)
図20Bは、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12を簡略化して示す断面図である。本形態において、集光部12は、フレネルレンズ12fが形成されている樹脂製のシート12sと、当該シート12sが一方側の第1面121に貼り付けられている1枚のガラス板12aと、第1面121の反対側に位置するガラス板12aの第2面122上に形成されている被覆層12cと、を有する。そして、光散乱部Sは、被覆層12cに形成されている。
図20Bは、他の形態による光散乱部Sを有する集光部12を簡略化して示す断面図である。本形態において、集光部12は、フレネルレンズ12fが形成されている樹脂製のシート12sと、当該シート12sが一方側の第1面121に貼り付けられている1枚のガラス板12aと、第1面121の反対側に位置するガラス板12aの第2面122上に形成されている被覆層12cと、を有する。そして、光散乱部Sは、被覆層12cに形成されている。
被覆層12cは、例えば反射防止膜である。また、被覆層12cは、ガラス板12aに耐衝撃性を付加する層であってもよいし、ガラス板12aが砂塵等により汚れるのを防止するための層であってもよい。また、被覆層12cは、光散乱部Sを設けるための層として形成され、光散乱部Sの他に機能を有していなくてもよい。
このように構成することで、プレス加工やブラスト加工等により容易に光散乱部Sを形成することができる。また、被覆層12cに光散乱部Sを形成するようにすることで、集光部12を製造した後、必要に応じて、所望の箇所に容易に光散乱部Sを追加で形成することができる。
なお、上記の形態において、集光部12は、1枚のガラス板12aにフレネルレンズ12fが形成されているシート12sを貼り合わせることで構成されるが、ガラス板12aは2枚以上であってもよい。
《位置合わせ方法のバリエーション》
筐体11と集光部12との位置合わせ方法の変形例を説明する。以上の実施形態に係る位置合わせ方法と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図21は、本変形例に係る位置合わせ方法に用いる製造装置5の概略構成を示す模式図である。製造装置5は、集光型太陽光発電モジュール1Mの製造工程のうち一部を担当する装置である。製造装置5は、カメラ51と、駆動部52と、制御部53と、操作部54と、記憶部55と、テーブル60と、マニピュレータ61とを備える。
筐体11と集光部12との位置合わせ方法の変形例を説明する。以上の実施形態に係る位置合わせ方法と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図21は、本変形例に係る位置合わせ方法に用いる製造装置5の概略構成を示す模式図である。製造装置5は、集光型太陽光発電モジュール1Mの製造工程のうち一部を担当する装置である。製造装置5は、カメラ51と、駆動部52と、制御部53と、操作部54と、記憶部55と、テーブル60と、マニピュレータ61とを備える。
記憶部55は、機能的に、位置データ記憶部551と、検出位置記憶部552と、を有する。位置データ記憶部551と、検出位置記憶部552は、それぞれ異なる記憶領域により構成されてもよいし、同じ記憶領域により構成されてもよい。記憶部55は、コンピュータプログラム553をさらに記憶する。
位置データ記憶部551は、フレネルレンズ12fに含まれる後述の第1特徴部F1の位置に関する情報と、受光部Rに含まれる後述の第2特徴部F2の位置に関する情報と、を記憶する。検出位置記憶部552は、複数の第1特徴部F1及び複数の第2特徴部F2のうち、筐体11と集光部12との位置合わせのための移動量Mv1の算出に用いられる第1特徴部F1及び第2特徴部F2の位置に関する情報を記憶する。
制御部53は、位置決定部531と、位置合わせ部532とを有する。制御部53は、コンピュータプログラム553を記憶部55から読み出して、各種の処理を実行することで、位置決定部531及び位置合わせ部532としての機能を実現する。位置決定部531は、移動量Mv1の算出に用いられる第1特徴部F1及び第2特徴部F2の位置(算出用位置)を決定する。位置合わせ部532は、移動量Mv1を算出し、筐体11と集光部12とを位置合わせするためにマニピュレータ61へ動作指令を行う。
図22は、製造装置5により実行される集光型太陽光発電モジュール1Mの製造処理の手順を示すフローチャートである。はじめに、テーブル60上にそれぞれ載置されている筐体11及び集光部12をそれぞれカメラ51により撮像することで、受光部R及びフレネルレンズ12fの位置を検査する位置検査工程ST1が実行される。位置検査工程ST1は、後述の第1位置記憶工程ST11と、第2位置記憶工程ST12と、位置判定工程ST13と、を有する。
位置検査工程ST1が開始されると、カメラ51が集光部12の所定の複数箇所(例えば、100箇所の領域Af)をそれぞれ撮像し、所定の複数枚(例えば100枚)の画像を取得する。そして、それぞれの画像から、複数のフレネルレンズ12fにそれぞれ含まれている第1特徴部F1を検出し、複数の第1特徴部F1の位置(例えば、集光部12の所定位置を原点としたときの第1特徴部F1の座標x,y)を位置データ記憶部551に記憶する(第1位置記憶工程ST11)。位置データ記憶部551には、例えば、第1特徴部F1の識別番号(ID)と座標とを対応付けたテーブルデータが記憶される。
第1特徴部F1は、複数のフレネルレンズ12fがそれぞれ共通して有する特徴的な形状を含む部分である。本変形例に係る第1特徴部F1は、フレネルレンズ12fの中央部である。また、本変形例に係る第1特徴部F1は、1個のフレネルレンズ12fごとに1個検出される。なお、第1特徴部F1は、複数(例えば4個)のフレネルレンズ12fごとに1個検出されてもよい。なお、第1特徴部F1は、集光部12に形成されている光散乱部Sであってもよい。また、第1特徴部F1は、集光部12に形成されている着色部であってもよい。着色部は、検査のために用いる光の波長が他の部分よりも吸収される部分であり、画像中では他の部分よりも暗く写る。
図23は、図22に示す製造処理を説明する説明図である。図23中の(a)は、複数の第1特徴部F1の位置Pai(i=1~24)を白丸又は黒丸で示す。ここで、添字iは、第1特徴部F1のIDである。複数のフレネルレンズ12fは、マトリックス状に配置されているため、第1特徴部F1もマトリックス状に配置される。図23中の(a)では、4行6列に並んで配置される24個のフレネルレンズ12fにそれぞれ含まれる24個の第1特徴部F1の位置Paiを示している。
次に、カメラ51が筐体12の底面12bの所定の複数箇所をそれぞれ撮像し、所定の複数枚の画像を取得する。そして、それぞれの画像から、複数の受光部Rにそれぞれ含まれている第2特徴部F2を検出し、複数の第2特徴部F2の位置(例えば、底面11bの所定位置を原点としたときの第2特徴部F2の座標x,y)を位置データ記憶部551に記憶する(第2位置記憶工程ST12)。位置データ記憶部551には、例えば、第2特徴部F2の識別番号(ID)と座標とを対応付けたテーブルデータが記憶される。
第2特徴部F2は、複数の受光部Rがそれぞれ共通して有する特徴的な形状を含む部分である。本変形例に係る第2特徴部F2は、ボールレンズ30(図4)の中央部である。また、本変形例に係る第2特徴部F2は、1個の受光部Rごとに1個検出される。なお、第2特徴部F2は、複数(例えば4個)の受光部Rごとに1個検出されてもよい。
図23中の(b)は、複数の第2特徴部F2の位置Pbj(j=1~24)を白三角又は黒三角で示す。ここで、添字jは、第2特徴部F2のIDである。複数の受光部Rは、マトリックス状に配置されているため、第2特徴部F2もマトリックス状に配置される。図23中の(b)では、4行6列に並んで配置される24個の受光部Rにそれぞれ含まれる24個の第2特徴部F2の位置Pbjを示している。位置データ記憶部551には、予め第1特徴部F1のIDと、第2特徴部F2のIDとの対応関係が記憶されている。本形態では、対応関係はi=jであり、例えば位置Pa1と位置Pb1とが関連付けられている。
なお、第2位置記憶工程ST12を第1位置記憶工程ST11よりも先に実行してもよいし、第1位置記憶工程ST11及び第2位置記憶工程ST12を並行して実行してもよい。
第1位置記憶工程ST11及び第2位置記憶工程ST12の後、第1特徴部F1の位置Pai及び第2特徴部F2の位置Pbjが、それぞれ正常な位置か否かを判定する(位置判定工程ST13)。位置判定工程ST13では、例えば、位置データ記憶部551に予め記憶されている基準位置と、位置Paiとの差分を算出し、当該差分が所定のしきい値よりも小さい場合に、位置Paiが正常な位置であると判定する。同様に、基準位置と位置Pbjとの差分が所定のしきい値よりも小さい場合、位置Pbjが正常な位置であると判定する。複数の位置Pai及び複数の位置Pbjが、いずれも正常な位置であると判定されると、後述の配列判定工程ST2へ進む(図22中ST1のYES)。基準位置と位置Pai又は位置Pbjとの差分が所定のしきい値以上となる場合(図22中ST1のNO)、後述の待機工程ST8へ進む。以上により、位置検査工程ST1が終了する。
なお、位置判定工程ST13では、複数の第1特徴部F1の位置Paiと、当該位置Paiとそれぞれ対応する複数の第2特徴部F2の位置Pbjとのずれ量を算出し、当該ずれ量が所定値以内となった場合に限り、配列判定工程ST2へ進み、それ以外の場合には待機工程ST8へ進むようにしてもよい。ずれ量と所定値との比較は、例えば最も大きいずれ量と所定値とを比較してもよいし、複数のずれ量の積算量と所定値とを比較してもよい。このように構成することで、容易に所定以上の性能が得られるモジュール1Mを製造することができる。
待機工程ST8が開始されると、正常な位置ではないと判定された位置Paiを含む集光部12(又は正常な位置ではないと判定された位置Pbjを含む筐体11)は製造装置5から搬出され、工場内の所定の待機位置に置かれる。また、図示省略するディスプレイに、集光部12(又は筐体11)に異常がある旨の表示を行う。待機位置に置かれている集光部12又は筐体11は、異常と判定された位置Pai又は位置Pbjを作業員により確認され、必要に応じて修理された後、再び製造装置5へ搬入される。以上により、待機工程ST8が終了する。
図22を参照する。配列判定工程ST2は、複数の位置Pai(又は複数の位置Pbj)に基づいて、位置Pai(又は位置Pbj)の平均的な配列状態を算出し、所定の位置Pai(又は所定の位置Pbj)が当該配列状態からずれているか否かを判定する工程である。配列判定工程ST2は、配列算出工程ST21と、ずれ判定工程ST22とを有する。配列判定工程ST2が実行されると、はじめに配列算出工程ST21が開始される。
配列算出工程ST21では、まず位置データ記憶部551に記憶されている複数の位置Pai(又は複数の位置Pbj)に基づいて、行の仮想線と、列の仮想線とを算出する。図23中の(a)に示すように、例えば、位置データ記憶部551に記憶されている位置Pa1~Pa6の6個の座標に基づいて平均線を引くと、1行目の平均的な配置を示す「行の仮想線」が得られる。同様に、2~4行目の行の仮想線を、複数の位置Paiの座標に基づいて算出する。また、位置データ記憶部551に記憶されている位置Pa1、Pa7、Pa13、Pa19の4個の座標に基づいて平均線を引くと、1列目の平均的な配置を示す「列の仮想線」が得られる。同様に、2~6列目の列の仮想線を、複数の位置Paiの座標に基づいて算出する。
以上により算出された複数の行の仮想線と、複数の列の仮想線とのそれぞれの交点は、位置Pai(又は位置Pbj)の平均的な位置となる。以下、行の仮想線と列の仮想線の交点を「仮想格子点」と称する。特に、位置Paiに関する仮想格子点を「第1仮想格子点」、位置Pbjに関する仮想格子点を「第2仮想格子点」と称する。第1及び第2仮想格子点は、第1及び第2特徴部F1、F2が平均的に配列する位置である。図23中の(a)には、複数の第1仮想格子点が配列する配列L1を破線により示す。また、図23中の(b)には、複数の第2仮想格子点が配列する配列L2を破線により示す。以上により、配列算出工程ST21が終了する。
次に、ずれ判定工程ST22が実行される。検出位置記憶部552には、移動量Mv1を算出するための候補位置に関するIDが予め記憶されている。例えば、検出位置記憶部552にi=3,12,13,22という4個のIDが記憶されている場合、図23中の(a)において黒丸で示すように、位置Pa3、Pa12、Pa13、Pa22が第1特徴部F1の候補位置となる。同様に、検出位置記憶部552にj=3,12,13,22が記憶されている場合、図23中の(b)において黒三角で示すように、位置Pb3、Pb12、Pb13、Pb22が第2特徴部F2の候補位置となる。候補位置に関するIDは、例えば作業員が操作部54からIDを入力することで、検出位置記憶部552に記憶される。上記の例では、第1特徴部F1、第2特徴部F2にそれぞれ4個の候補位置が用意されているが、候補位置は、2個以上であればよく、3~5個がより好ましい。
ずれ判定工程ST22が開始されると、位置決定部531は、検出位置記憶部552に記憶されているIDに基づいて、候補位置となる位置Paiを特定する。次に、候補位置となる位置Paiと、対応する第1仮想格子点との位置との差分を算出する。例えば、位置Paiの座標と第1仮想格子点の座標との距離を算出する。そして、当該差分が所定のしきい値よりも大きい場合に、位置決定部531は位置Paiにずれが有ると判定する。
例えば、図23中の(a)において、位置Pa22は、対応する第1仮想格子点から離れた場所に位置するため、上記の差分が所定のしきい値よりも大きくなる。このため、位置決定部531は、位置Pa22にずれが有ると判定する。また、位置Pa3、Pa12、Pa13は、それぞれ対応する第1仮想格子点上に位置し、上記の差分が所定のしきい値以下となるため、位置決定部531は、位置Pa3、Pa12、Pa13にずれが無いと判定する。
候補位置となる位置Pbjについても、位置決定部531は、対応する第2仮想格子点との位置の差分に基づいて、位置Pbjにずれが有るか否かを判定する。例えば、図23中の(b)において、位置Pb3、Pb12、Pb13、Pb22は、いずれも第2仮想格子点上に位置し、差分が所定のしきい値以下となるため、位置決定部531は、位置Pb3、Pb12、Pb13、Pb22にずれが無いと判定する。以上により、配列判定工程ST2が終了する。
配列算出工程ST21において、上記では全ての位置Paiの座標に基づいて第1仮想格子点を算出したが、一部の位置Paiの座標に基づいて算出してもよい。例えば、候補位置となる位置Paiを含む行及び列の仮想線のみを算出してもよい。すなわち、図23の例では、Pa2、Pa5を含む列について仮想線を算出しなくてもよい。また、行及び列の仮想線は、所定の3個の位置Paiに基づいて算出されてもよい。図23の例では、位置Pa1、Pa3、Pa5の3個の座標に基づいて、1行目の行の仮想線を算出してもよい。すなわち、行及び列の仮想線は、行及び列にそれぞれ含まれる3個以上の位置Paiに基づいて算出されればよい。
次に、位置Pai(又は位置Pbj)にずれが有ると判定された場合(図22中のST2のYES)、位置決定部531は、ずれが有る位置Pai(又は位置Pbj)の数(以下、「ずれ位置数N1」と称する。)が所定数N2よりも小さいか否かを判定する(ST3)。
本形態において、所定数N2は、候補位置の個数の半分である。具体的には、候補位置は4個であり、所定数N2は2個である。図23の例では、位置Pa22のみにずれが有ると判定されているため、ずれ位置数N1は1個であり、所定数N2(=2個)よりも小さくなる。この場合、後述の除外工程ST4に進む。仮に、位置Pa3及び位置Pa22にずれが有ると判定されている場合、ずれ位置数N1は2個となる。この場合、待機工程ST8に進む。すなわち、ずれ位置数N1が所定数N2以上となる場合、集光部12(又は筐体11)を製造装置5から搬出する。
次に、除外工程ST4が実行される。除外工程ST4では、候補位置から、ずれが有ると判定された位置を除外する。図23の例では、候補位置である位置Pa3、Pa12、Pa13、Pa22から、ずれが有ると判定された位置Pa22を除外する。例えば、位置データ記憶部551に記憶されている位置Pa22に関する情報に、「除外情報」を付加することで、候補位置から位置Pa22を除外する。以上により、除外工程ST4が終了する。
次に、位置決定工程ST5が実行される。位置決定工程ST5では、移動量Mv1の算出に用いられる位置(以下、「算出用位置」と称する。)が決定される。具体的には、位置決定部531は、複数の候補位置のうち、位置Pai及び当該位置Paiと関連付けられている位置Pbjの両方とも除外工程ST4により除外されていない位置(以下、「算出用候補位置」と称する。)の中から、算出用位置を決定する。
図23の例では、(a)において、複数の候補位置Pa3、Pa12、Pa13、Pa22のうち、除外工程ST4により位置Pa22が除外され、その他の位置は除外されていない。また、これらの位置Pa3、Pa12、Pa13と関連付けられている位置Pb3、Pb12、Pb13は、いずれも除外工程ST4により除外されていない。このため、位置Pa3、Pa12、Pa13が、算出用候補位置となる。位置決定部531は、算出用候補位置Pa3、Pa12、Pa13のすべてを、集光部12側の算出用位置に決定する。
なお、算出用候補位置Pa3、Pa12、Pa13の中から、位置Pa12、Pa13を算出用位置に選ぶようにしてもよい。算出用位置は、2個以上であれば個数は限定されない。
また、図23中の(b)において、複数の候補位置Pb3、Pb12、Pb13、Pb22は、すべて除外工程ST4により除外されていない。そして、これらの位置Pb3、Pb12、Pb13、Pb22のうち、位置Pb22と関連付けられている位置Pa22は、除外工程ST4により除外されている。このため、位置Pb3、Pb12、Pb13が、算出用候補位置となる。位置決定部531は、算出用候補位置Pb3、Pb12、Pb13のすべてを、筐体11側の算出用位置に決定する。集光部12側及び筐体11側の算出用位置は、位置データ記憶部551に記憶される。以上により、位置決定工程ST5が終了する。
次に、移動量算出工程ST6が実行される。移動量算出工程ST6が開始されると、算出用位置に基づいて移動量Mv1が算出される。移動量Mv1は、例えば、X方向の第1移動量と、Y方向の第2移動量と、θ方向の回転量とを含む。第1移動量は、例えば、筐体11側の算出用位置のX座標の総和から、集光部12側の算出用位置のX座標の総和を減算することで算出される。図23の例では、第1移動量=(算出用位置Pb3、Pb12、Pb13のX座標の総和)-(算出用位置Pa3、Pa12、Pa13のX座標の総和)となる。
第2移動量は、例えば、筐体11側の算出用位置のY座標の総和から、集光部12側の算出用位置のY座標の総和を減算することで算出される。図23の例では、第2移動量=(算出用位置Pb3、Pb12、Pb13のY座標の総和)-(算出用位置Pa3、Pa12、Pa13のY座標の総和)となる。
回転量は、例えば、筐体11側の2個の算出用位置間の角度から、集光部12側の2個の算出用位置間の角度を減算することで算出される。図23の例では、回転量=(算出用位置Pb12とPb13の角度)-(算出用位置Pa12とPa13の角度)となる。回転量を算出するための2個の算出用位置としては、例えば、複数の算出用位置のうち互いに最も距離が遠い位置が選ばれる。以上により、移動量算出工程ST6が終了する。
次に、位置合わせ工程ST7が実行される。位置合わせ工程ST7が開始されると、位置合わせ部532は、移動量算出工程ST6において算出された移動量Mv1に基づいてマニピュレータ61に動作指令を行い、集光部12を筐体11の上部へ移動させ、筐体11に集光部12を乗せる。筐体11の上部には、予め接着用の樹脂が塗布されており、当該樹脂により筐体11の上部に集光部12が固定される。
図23中の(c)は、筐体11の上部に集光部12が位置合わせされた後の様子を示す。位置Pci(i=1~24)は、移動後の集光部12における第1特徴部F1の位置である。位置Pb22と位置Pc22は、位置が大きくずれているが、残りの23個の位置Pbj及びPciは、それぞれ一致している。以上により、位置合わせ工程ST7が終了する。このようにして、筐体11と集光部12との相互の位置合わせを行うことができる。
図24は、図23の比較例を示す説明図である。図24は、配列判定工程ST2及び除外工程ST4を実行しない場合の製造処理を説明する。すなわち、図24の例では、位置検査工程ST1の後、そのまま位置決定工程ST5が実行される。このため、平均的な配列L1から外れている位置Pa22が候補位置から除外されなくなり、位置Pa22が算出用位置に選ばれてしまう。図24の例において、集光部12側の算出用位置は位置Pa3、Pa12、Pa13、Pa22である。また、筐体11側の算出用位置は、位置Pb3、Pb12、Pb13、Pb22である。
そして、移動量Mv1は、ずれを有する位置Pa22を含む算出用位置に基づいて算出される。例えば、第1移動量=(算出用位置Pb3、Pb12、Pb13、Pb22のX座標の総和)-(算出用位置Pa3、Pa12、Pa13、Pa22のX座標の総和)となる。このため、移動量Mv1に基づいて位置合わせを行うと、図24中の(c)に示すように、位置Pb22と位置Pc22との距離は図23中の(c)よりも近いものの、位置Pciが全体的に位置Pbjからずれる。すなわち、位置Pbjと位置Pciとの平均距離が、図23の例よりも大きくなる。
位置Pciと位置Pbiとの距離が大きく離れると、集光部12により集光された光が受光部R中のセル34に入射しないため、位置Pci及び位置Pbjが一致する場合と比べてセル34における発電量が低下する。
図23の(c)では、位置Pc22と位置Pb22との距離が大きく離れており、位置Pb22における受光部R中のセル34ではほとんど発電することができない。しかしながら、その他の23個の位置Pci及び位置Pbjはほぼ一致しており、図24の例(全てのセル34において発電量が低下する場合)と比べて、筐体11全体での発電量は多くなる。また、セル34には、上記のとおり、並列にバイパスダイオードが接続されるため、位置Pb22におけるセル34のように発電しないセル34が存在したとしても、発電効率の低下は軽微である。
このように、本形態では、配列判定工程ST2により平均的な配列から外れている位置Pai(又は位置Pbj)を、除外工程ST4により算出用位置から除外することで、筐体11全体としての発電量が多くなるように筐体11と集光部12とを位置合わせすることができる。
また、本形態では、集光部12(又は筐体11)に、平均的な配列L1(又は配列L2)から、所定量以上離れている候補位置が所定数N2以上含まれている場合、当該集光部12(又は筐体11)を製造装置5から搬出する。すなわち、当該集光部12(又は筐体11)は、位置合わせ工程ST7に用いない。このため、位置合わせ工程ST7により得られるモジュール1Mの歩留まりを向上させることができる。
なお、検出位置記憶部552に、所定個数(例えば、2~6個)の候補位置を含む「候補領域」が予め複数個記憶されていてもよい。この場合、位置決定工程ST5では、複数の候補領域のうち、ずれ判定工程ST22によりずれが無いと判定された候補位置から、それぞれ算出用位置を決定してもよい。
例えば、図23中の(a)において、検出位置記憶部552に、3個の候補位置Pa1、Pa2、Pa3を含む領域が「第1候補領域」として記憶され、3個の候補位置Pa21、Pa22、Pa23を含む領域が「第2候補領域」として記憶される。そして、第1候補領域のうち、ずれ判定工程ST22によりずれが無いと判定された候補位置Pa1、Pa2、Pa3から、算出用位置Pa3を決定する。また、第2候補領域のうち、ずれ判定工程ST22によりずれが無いと判定された候補位置Pa21、Pa23から、算出用位置Pa21を決定する。
また、候補領域に属する複数の候補位置に、優先順を設け、ずれ判定工程ST22によりずれが無いと判定された複数の候補位置のうち最も優先順が高い候補位置を算出用位置に決定するように構成してもよい。
なお、上記の形態において、待機工程ST8により製造装置5から搬出された集光部12は、ずれの傾向が類似する筐体11が製造装置5に搬入される際に、再び製造装置5に搬入され、当該筐体11に固定されてもよい。すなわち、筐体11の所定の第2特徴部F2が、ずれが有ると判定された所定の第1特徴部F1のずれ量と同じずれ量を有し、当該第1特徴部F1と関連付けられている場合に、当該筐体11と集光部12とを位置合わせすることで、モジュール1Mを製造してもよい。このように構成することで、モジュール1Mの歩留まりを向上させることができる。
《開示のまとめ》
以上、詳述したように、本開示の集光型太陽光発電モジュール1Mにおいては、集光部12に、光を散乱させるための少なくとも2個の光散乱部Sが形成されている。
このような集光型太陽光発電モジュール1Mでは、光散乱部Sが太陽光を散乱させて周辺よりも明るく際だって見える。そのため、製造時において、例えば、制御部53により駆動するカメラ51で撮像して自動的に光散乱部Sを検出し、制御部53は光散乱部Sの位置を記憶することができる。また、筐体11の受光部Rについても、その位置を検出し、記憶することができる。そして、記憶した光散乱部Sの位置と、記憶した受光部Rの位置とに基づいて、筐体11と集光部12とを相互に位置合わせすることができる。
以上、詳述したように、本開示の集光型太陽光発電モジュール1Mにおいては、集光部12に、光を散乱させるための少なくとも2個の光散乱部Sが形成されている。
このような集光型太陽光発電モジュール1Mでは、光散乱部Sが太陽光を散乱させて周辺よりも明るく際だって見える。そのため、製造時において、例えば、制御部53により駆動するカメラ51で撮像して自動的に光散乱部Sを検出し、制御部53は光散乱部Sの位置を記憶することができる。また、筐体11の受光部Rについても、その位置を検出し、記憶することができる。そして、記憶した光散乱部Sの位置と、記憶した受光部Rの位置とに基づいて、筐体11と集光部12とを相互に位置合わせすることができる。
《補記》
なお、上述の実施形態及びそのバリエーションについては、その少なくとも一部を、相互に任意に組み合わせてもよい。
なお、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。本開示の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
なお、上述の実施形態及びそのバリエーションについては、その少なくとも一部を、相互に任意に組み合わせてもよい。
なお、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。本開示の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 アレイ
1M 集光型太陽光発電モジュール(モジュール)
1U 集光型太陽光発電ユニット
2 支持機構
11 筐体
11b 底面
12 集光部
12a ガラス板
12b 接着層
12c 被覆層
12f フレネルレンズ
12s シート
121 第1面
122 第2面
13 フレキシブルプリント配線板
14 遮蔽板
14a 開口
21 支柱
22 基礎
23 駆動部
24 水平軸
25 追尾架台
25a 補強材
25b レール
30 ボールレンズ
31 保護板
31e 上端部内周エッジ
32 サポート部
33 パッケージ
34 セル
35 リードフレーム
36 金ワイヤー
37 リードフレーム
38 封止部
5 製造装置
51 カメラ
52 駆動部
53 制御部
531 位置決定部
532 位置合わせ部
54 操作部
55 記憶部
551 位置データ記憶部
552 検出位置記憶部
553 コンピュータプログラム
60 テーブル
61 マニピュレータ
100 太陽光発電装置
F1 第1特徴部
F2 第2特徴部
Pai (第1特徴部の)位置 (i=1~24)
Pbj (第2特徴部の)位置 (j=1~24)
Pci (位置合わせ後の第1特徴部の)位置 (i=1~24)
Mv1 移動量
L1 配列
L2 配列
N1 ずれ位置数
N2 所定数
Af 領域
Ax 光軸
R 受光部
S 光散乱部
1M 集光型太陽光発電モジュール(モジュール)
1U 集光型太陽光発電ユニット
2 支持機構
11 筐体
11b 底面
12 集光部
12a ガラス板
12b 接着層
12c 被覆層
12f フレネルレンズ
12s シート
121 第1面
122 第2面
13 フレキシブルプリント配線板
14 遮蔽板
14a 開口
21 支柱
22 基礎
23 駆動部
24 水平軸
25 追尾架台
25a 補強材
25b レール
30 ボールレンズ
31 保護板
31e 上端部内周エッジ
32 サポート部
33 パッケージ
34 セル
35 リードフレーム
36 金ワイヤー
37 リードフレーム
38 封止部
5 製造装置
51 カメラ
52 駆動部
53 制御部
531 位置決定部
532 位置合わせ部
54 操作部
55 記憶部
551 位置データ記憶部
552 検出位置記憶部
553 コンピュータプログラム
60 テーブル
61 マニピュレータ
100 太陽光発電装置
F1 第1特徴部
F2 第2特徴部
Pai (第1特徴部の)位置 (i=1~24)
Pbj (第2特徴部の)位置 (j=1~24)
Pci (位置合わせ後の第1特徴部の)位置 (i=1~24)
Mv1 移動量
L1 配列
L2 配列
N1 ずれ位置数
N2 所定数
Af 領域
Ax 光軸
R 受光部
S 光散乱部
Claims (15)
- 太陽光をセルに集光して発電する集光型太陽光発電モジュールであって、
前記セルを収容する筐体と、
前記筐体の上部に設けられ、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部と、
前記筐体の底面に、前記フレネルレンズの各々と光軸を合わせて配置され、前記セルを含む受光部と、を備え、
前記集光部には、光を散乱させるための複数の光散乱部が形成されている、集光型太陽光発電モジュール。 - 複数の前記光散乱部は、少なくとも2個の前記フレネルレンズの中心部にそれぞれ形成されている請求項1に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 複数の前記光散乱部は、前記中心部に円形状又は円環状に形成されている請求項2に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 複数の前記光散乱部は、隣り合う複数の前記フレネルレンズの中間にそれぞれ形成されている請求項1に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 前記集光部は、
前記フレネルレンズが形成されている樹脂製のシートと、
前記シートが貼り付けられている少なくとも1枚のガラス板と、を有し、
複数の前記光散乱部は、前記フレネルレンズ又は前記ガラス板のいずれか一方に形成されている請求項1から請求項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。 - 前記集光部は、
前記フレネルレンズが形成されている樹脂製のシートと、
少なくとも1枚のガラス板と、
前記シートと前記ガラス板との間に位置し、前記シートと前記ガラス板とを貼り付ける接着層と、を有し、
複数の前記光散乱部は、前記接着層に形成されている請求項1から請求項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。 - 前記集光部は、
前記フレネルレンズが形成されている樹脂製のシートと、
前記シートが第1面に貼り付けられている少なくとも1枚のガラス板と、
前記第1面の反対側に位置する前記ガラス板の第2面上に形成されている被覆層と、を有し、
複数の前記光散乱部は、前記被覆層に形成されている請求項1から請求項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。 - 複数の前記光散乱部のうち少なくとも3個の前記光散乱部は、三角形の配置となっている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 複数の前記光散乱部のうち少なくとも4個の前記光散乱部は、前記集光部の長方形の外形状における長辺の中央近傍と、短辺の中央近傍とに設けられている、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 前記受光部にはボールレンズが設けられている請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の集光型太陽光発電モジュールを複数個集合して構成されたアレイを備えている集光型太陽光発電装置。
- セルを含む受光部を底面に備える筐体の上部に、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部を位置合わせして乗せる工程を含む、集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、
光を散乱させるための複数の光散乱部が形成されている前記集光部を準備する準備工程と、
前記集光部を撮像して前記光散乱部を検出し、その位置を記憶するとともに、前記光散乱部と位置的に関連付けるべき前記受光部を撮像してその位置を記憶する位置記憶工程と、
前記位置記憶工程によって記憶した前記光散乱部の位置と、前記位置記憶工程によって記憶した前記受光部の位置とに基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする位置合わせ工程と、
を備える、集光型太陽光発電モジュールの製造方法。 - 複数の前記光散乱部又は複数の前記受光部の平均的な配列状態から所定量以上離れている位置を除外した状態で、複数の前記光散乱部の位置及び複数の前記受光部の位置から、それぞれ複数の算出用位置を決定する位置決定工程と、
複数の前記算出用位置に基づいて、前記筐体及び前記集光部の少なくとも一方を移動させる移動量を算出する移動量算出工程と、
をさらに備え、
前記位置合わせ工程は、前記移動量に基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする、
請求項12に記載の集光型太陽光発電モジュールの製造方法。 - セルを含む受光部を底面に備える筐体の上部に、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部を位置合わせして乗せる工程を含む、集光型太陽光発電モジュールの製造方法であって、
前記集光部を撮像した画像に基づいて、複数の前記フレネルレンズにそれぞれ含まれている第1特徴部を検出し、複数の前記第1特徴部の位置を記憶する第1位置記憶工程と、
複数の前記第1特徴部と位置的に関連付けるべき複数の前記受光部を撮像した画像に基づいて、複数の前記受光部にそれぞれ含まれている第2特徴部を検出し、複数の前記第2特徴部の位置を記憶する第2位置記憶工程と、
複数の前記第1特徴部又は複数の前記第2特徴部の平均的な配列状態から所定量以上離れている位置を除外した状態で、複数の前記第1特徴部の位置及び複数の前記第2特徴部の位置から、それぞれ複数の算出用位置を決定する位置決定工程と、
複数の前記算出用位置に基づいて、前記筐体及び前記集光部の少なくとも一方を移動させる移動量を算出する移動量算出工程と、
前記移動量に基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする位置合わせ工程と、
を備える、集光型太陽光発電モジュールの製造方法。 - セルを含む受光部を底面に備える筐体の上部に、複数のフレネルレンズがマトリックス状に配置された集光部を位置合わせして乗せる製造処理を実行する集光型太陽光発電モジュールの製造装置であって、
前記集光部と、複数の前記受光部と、を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像した画像に基づいて、複数の前記フレネルレンズにそれぞれ含まれている複数の第1特徴部の位置に関する情報と、複数の前記第1特徴部と位置的に関連付けるべき複数の前記受光部にそれぞれ含まれている複数の第2特徴部の位置に関する情報と、を記憶する位置データ記憶部と、
複数の前記第1特徴部又は複数の前記第2特徴部の平均的な配列状態から所定量以上離れている位置を除外した状態で、複数の前記第1特徴部の位置及び複数の前記第2特徴部の位置から、それぞれ複数の算出用位置を決定する位置決定部と、
複数の前記算出用位置に基づいて、前記筐体及び前記集光部の少なくとも一方を移動させる移動量を算出し、前記移動量に基づいて、前記筐体と前記集光部とを相互に位置合わせする位置合わせ部と、
を備える、集光型太陽光発電モジュールの製造装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019041318 | 2019-03-07 | ||
JP2019-041318 | 2019-03-07 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020179590A1 true WO2020179590A1 (ja) | 2020-09-10 |
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ID=72338675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2020/007920 WO2020179590A1 (ja) | 2019-03-07 | 2020-02-27 | 集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電装置、集光型太陽光発電モジュールの製造方法、及び、集光型太陽光発電モジュールの製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2020179590A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10260011A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Olympus Optical Co Ltd | 位置決め装置 |
WO2009066720A1 (ja) * | 2007-11-22 | 2009-05-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | 太陽電池モジュールおよび太陽光発電ユニット |
US20100254028A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Atomic Energy Council-Institute Of Nuclear Energy Research | Lens for Concentration Photovoltaic Module |
JP2015185676A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 住友電気工業株式会社 | 太陽電池セル、集光型太陽光発電ユニット、集光型太陽光発電モジュール、及び集光型太陽光発電モジュールの製造方法 |
-
2020
- 2020-02-27 WO PCT/JP2020/007920 patent/WO2020179590A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10260011A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Olympus Optical Co Ltd | 位置決め装置 |
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