WO2021166666A1 - 太陽光発電装置及び太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

太陽光発電装置は、板状部材（３２）と、前記板状部材（３２）の表面（３２ａ）を転動可能に設けられている複数の転動部（５１）と、複数の前記転動部（５１）を滑り接触可能な状態で保持する保持部（３４）と、複数の前記転動部（５１）にそれぞれ固定され、太陽光により発電するセル（５２１）をそれぞれ含む複数の受光部（５２）と、複数の前記転動部（５１）又は複数の前記受光部（５２）にそれぞれ固定され、前記セル（５２１）に太陽光を集光する複数の集光部（５３）と、太陽の移動に応じて、前記板状部材（３２）を前記表面（３２ａ）に沿う方向へ前記保持部（３４）に対して相対的に移動させる駆動部（３３）と、を備える。

Description

太陽光発電装置及び太陽光発電システム

　本開示は、太陽光発電装置及び太陽光発電システムに関する。
　本出願は、２０２０年２月２１日出願の日本出願第２０２０－０２７８１３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。

　集光型太陽光発電装置は、レンズを含む集光部により太陽光を発電素子（セル）に集光することで発電する装置である（例えば、特許文献１）。集光型太陽光発電装置は、セル及び集光部を含む太陽光発電パネル（太陽光発電アレイとも称する）と、太陽光発電パネルを背面側で支持する架台とを備える。架台は、地面に固定される。架台には、太陽光発電パネルを仰角方向及び方位角方向に回動させる駆動装置が含まれる。駆動装置は、モーターを有し、当該モーターの動作により所定の軸を回転させることで、太陽光発電パネルを回動させる。太陽光発電パネルは、駆動装置により姿勢が変更されることで、太陽の方向を向いた状態で太陽の動きを追尾することができる。

　近年、自然災害等に起因する停電時のための非常用電源として、太陽光発電装置が注目されている。特許文献２には、キャスタを設け、太陽光発電装置を移動自在なように構成した太陽光発電システムが開示されている。また、電気自動車の普及に伴い、太陽光発電システムをボディに搭載した自動車についても検討されている（例えば、非特許文献１）。

特開２０１８－０２２７７０号公報 実用新案登録第３２０１９２０号

「太陽光発電システム搭載自動車の取得日射量に関する予備的検討」国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、平成３１年４月

　本開示の太陽光発電装置は、板状部材と、前記板状部材の表面を転動可能に設けられている複数の転動部と、複数の前記転動部を滑り接触可能な状態で保持する保持部と、複数の前記転動部にそれぞれ固定され、太陽光により発電するセルをそれぞれ含む複数の受光部と、複数の前記転動部又は複数の前記受光部にそれぞれ固定され、前記セルに太陽光を集光する複数の集光部と、太陽の移動に応じて、前記板状部材を前記表面に沿う方向へ前記保持部に対して相対的に移動させる駆動部と、を備える、太陽光発電装置である。

図１は、第１実施形態に係る太陽光発電システムを示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る傾斜駆動部により太陽光発電パネルを傾ける動きを概念的に示す斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る傾斜駆動部の概略的な構成を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態に係る傾斜駆動部による太陽光発電パネルの追尾動作の一例を説明する説明図である。 図５は、第１実施形態に係る太陽光発電パネルの構成を示す断面図である。 図６は、図５の矢印ＶＩから見た太陽光発電パネルの平面図である。 図７は、図５に示す発電モジュールを拡大して示す断面図である。 図８は、図５の切断線ＶＩＩＩにより切断した太陽光発電パネルの断面図である。 図９は、第１実施形態に係る駆動部による複数の発電モジュールの追尾動作の一例を説明する説明図である。 図１０は、第１実施形態に係る駆動部及び傾斜駆動部による太陽光発電パネルの追尾動作の一例を示す説明図である。 図１１は、第１変形例に係る太陽光発電パネルの平面図である。 図１２は、第２変形例に係る太陽光発電装置の断面図である。 図１３は、第３変形例に係る太陽光発電装置の断面図である。 図１４は、図１３の切断線ＸＩＶにより示される断面図である。 図１５は、第３変形例に係る駆動部による複数の発電モジュールの追尾動作の一例を説明する説明図である。 図１６は、第２実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す断面図である。 図１７は、図１６に示す発電モジュールを拡大して示す断面図である。 図１８は、第２実施形態に係る駆動部による複数の発電モジュールの追尾動作の一例を示す説明図である。 図１９は、第４変形例に係る発電モジュールを拡大して示す断面図である。 図２０は、第５変形例に係る発電モジュールを拡大して示す断面図である。

　［発明が解決しようとする課題］
　従来の追尾型の太陽光発電装置では、駆動装置により太陽光発電パネルを仰角方向及び方位角方向に傾けるため、太陽光発電パネルが動作するためのスペースを水平方向及び鉛直方向に広く確保する必要がある。例えば、自動車の屋根や荷台に太陽光発電装置を搭載する場合、太陽光発電パネルが動作するためのスペースを広く確保することはできず、太陽光発電パネルの動作範囲を小さくする必要がある。太陽光発電パネルの動作範囲を小さくするには、太陽光発電パネル自体を小さくするか、傾きが大きくなる時間帯に追尾動作をしないように構成することが考えられる。しかしながら、これらのいずれの対策を採ったとしても、発電量が小さくなるという課題が生じる。

　かかる課題に鑑み、本開示は、発電量の低下を抑制しつつ、動作範囲を従来よりも小さくできる太陽光発電装置を提供することを目的とする。

　［発明の効果］
　本開示の太陽光発電装置によれば、発電量の低下を抑制しつつ、動作範囲を従来よりも小さくできる。

　［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。
　（１）本開示の太陽光発電装置は、板状部材と、前記板状部材の表面を転動可能に設けられている複数の転動部と、複数の前記転動部を滑り接触可能な状態で保持する保持部と、複数の前記転動部にそれぞれ固定され、太陽光により発電するセルをそれぞれ含む複数の受光部と、複数の前記転動部又は複数の前記受光部にそれぞれ固定され、前記セルに太陽光を集光する複数の集光部と、太陽の移動に応じて、前記板状部材を前記表面に沿う方向へ前記保持部に対して相対的に移動させる駆動部と、を備える、太陽光発電装置である。

　このように構成することで、複数の転動部は、駆動部による板状部材又は保持部の移動により板状部材の表面を転動する。また、保持部は、板状部材の表面を転動する複数の転動部と滑り接触する。そして、転動部は、板状部材又は保持部における板状部材の表面に沿う方向の動きを、受光部及び集光部の光軸が傾く方向の動きへ変換する。このため、板状部材を傾けることなく、表面に沿う方向に板状部材又は保持部を移動させるだけで太陽の追尾が可能となる。したがって、発電量を維持しつつ、太陽光発電装置の動作範囲（特に鉛直方向の動作範囲）を小さくすることができる。

　（２）好ましくは、複数の前記転動部は、少なくとも一部に球面を含み、前記球面と前記表面とが転がり接触する。このように構成することで、板状部材又は保持部がいずれの方向に動く場合であっても、転動部の球面は板状部材の表面が相対的に動く方向に追従して転がることができる。したがって、板状部材の平面的な動きを、より正確に光軸が傾く方向の動きへ変換することができる。

　（３）好ましくは、前記球面及び前記表面の少なくとも一方に、凸部、凹部又は凹凸部が設けられている。このように構成することで、板状部材又は保持部が板状部材の表面に沿う方向に移動する際に、転動部の球面が板状部材の表面に引っ掛かるため、当該球面が板状部材の表面を滑ることを防止することができる。これにより、転動部は板状部材の表面を確実に転動することができる。

　（４）好ましくは、複数の前記集光部は、前記セルと光軸を合わせて設けられるレンズと、一端が前記転動部又は前記受光部に固定され、他端に前記レンズが固定される筒部と、をそれぞれ有し、前記筒部は、前記一端から前記他端に向かうにつれて径が広がる。このように構成することで、レンズがセルへ集光する光を遮ることなく、レンズを転動部へ固定することができる。

　（５）好ましくは、前記転動部は、平面部分に凹みを有する半球体であり、前記受光部及び前記集光部は、前記凹みに収容されている。このように構成することで、受光部及び集光部は、転動部の転動を妨げない。この結果、転動部が傾斜可能な角度の最大値をより大きくすることができる。

　（６）好ましくは、前記転動部は、下側半球体と上側半球体とにより構成される球体であり、前記下側半球体は、平面部分に凹みを有し、前記受光部及び前記集光部は、前記凹みに収容され、前記上側半球体は、太陽光を透過し、前記保持部は、太陽光を透過し、前記上側半球体の球面と滑り接触可能である。このように構成することで、転動部が傾斜可能な角度の最大値をより大きくしつつ、転動部が板状部材の表面から離脱することを防止することができる。

　（７）好ましくは、前記集光部は、カセグレン式の光学系、又はライトガイド式のレンズを含む。このように構成することで、集光部を高さ方向に小型化することができる。

　（８）好ましくは、太陽の移動に応じて、前記板状部材を傾ける傾斜駆動部をさらに備える。このように構成することで、より自由度の高い追尾動作が可能となる。

　（９）好ましくは、複数の前記集光部は、光軸方向から見たときに、それぞれ正六角形の形状を有し、前記板状部材の法線上に太陽が位置するときに、それぞれハニカム構造状に配置されている。このように構成することで、板状部材の表面における単位面積あたりのセルの個数を多くすることができる。これにより、太陽光発電装置の単位面積あたりの発電量を多くすることができる。

　（１０）本開示の太陽光発電システムは、前記（１）から（９）のいずれかの太陽光発電装置と、陸上、水上又は空中を移動可能な移動体と、を備え、前記移動体の外装部分に、前記太陽光発電装置が搭載されている、太陽光発電システムである。太陽光発電システムには、移動体の外装部分に、前記（１）のように発電量を維持しつつ、動作範囲が小さい太陽光発電装置が搭載されているため、動作範囲を確保するために広いスペースへわざわざ移動体を移動させる必要がない。このため、太陽光発電装置による発電を行うことができる場所の自由度を向上することができる。

　［本開示の実施形態の詳細］
　以下、本開示の太陽光発電装置及び太陽光発電システムの具体例について、図面を参照して説明する。

　《第１実施形態》
　《太陽光発電システムの主な構成》
　図１は、第１実施形態に係る太陽光発電システム１０を示す斜視図である。太陽光発電システム１０は、陸上、水上又は空中を移動可能な移動体１と、太陽光発電装置２とを備える。太陽光発電装置２は、移動体１の外装部分に搭載されている。本実施形態において、移動体１は電気自動車であり、当該電気自動車の外装部分の一部である屋根１ｒに太陽光発電装置２が搭載されている。移動体１は蓄電池を有し、太陽光発電装置２の出力を用いて当該蓄電池を充電することができる。充電は、移動体１を屋外の日当たりの良い場所に停止した状態で行われる。

　なお、移動体１は、その他の車両（例えば、バッテリーフォークリフト、電車等）、船舶又は航空機であってもよい。太陽光発電装置２が搭載される移動体１の外装部分は、屋根１ｒに限られず、移動体１がトラックの場合には荷台であってもよいし、移動体１が船舶の場合には甲板であってもよい。

　太陽光発電装置２は、後述する複数の発電モジュール５を含む太陽光発電パネル３と、太陽光発電パネル３を傾ける傾斜駆動部４とを有する。屋根１ｒに傾斜駆動部４が固定され、傾斜駆動部４の上側に太陽光発電パネル３が固定されている。傾斜駆動部４は、太陽光発電パネル３の姿勢を起こして、太陽光発電パネル３に太陽を追尾する動作を行わせることができる。移動体１が移動する際には、図１に示すように太陽光発電パネル３が低く畳まれた状態とする。これにより、移動体１が移動する際に生じる空力抵抗を低くすることができる。移動体１を真上から見た場合、太陽光発電パネル３は移動体１の幅より外へ出ることはない。

　《基本的な考え方》
　図２は、傾斜駆動部４により太陽光発電パネル３を傾ける動きを概念的に示す斜視図である。ここで、説明の便宜上、図２（及び後述の図３、４）において太陽光発電パネル３は正方形として示しているが、太陽光発電パネル３の平面形状は図１に示すように長方形であってもよいし、五角形以上の多角形であってもよい。

　太陽光発電パネル３の四辺のうち、互いに対向する二辺を辺３ａ、３ｂ、当該二辺３ａ、３ｂと直交する二辺を辺３ｃ、３ｄとする。例えば移動体１が東西に平行に停止しているとすると、基盤面としての屋根１ｒに対して太陽光発電パネル３は、辺３ａを基軸として回動し、仰角θ１を成すことができる。また、反対側の辺３ｂを基軸として回動し、仰角θ１を成すことができる。さらに、辺３ｃを基軸として回動し、仰角θ２を成すことができる。また、その反対側の辺３ｄを基軸として回動し、仰角θ２を成すことができる。

　太陽光発電パネル３の基本的な動きは上記４パターンである。すなわち、太陽光発電パネル３は、４辺のいずれか１つ又はその近傍の平行な線を基軸として仰角を成す回動が可能である。仰角θ１、θ２は、０度から９０度の範囲の値をとることができる。

　図３は、傾斜駆動部４の概略的な構成を示す斜視図である。図３は、説明のために傾斜駆動部４の高さ方向の寸法を実物よりも拡大して描いている。傾斜駆動部４は、第１駆動機構４１と、第２駆動機構４２とを有する。本実施形態に係る太陽光発電装置２は、上側から順に、太陽光発電パネル３、第１駆動機構４１、第２駆動機構４２と並び、第２駆動機構４２が移動体１の屋根１ｒに設置される。

　第１駆動機構４１は、太陽光発電パネル３を直接支える。第１駆動機構４１は、支持基部４１ａと、一対のリニアアクチュエータ４１ｂとを備える。支持基部４１ａは、底辺を形成する枠組みと、鉛直方向に伸びる支柱とを有する。図３に示すリニアアクチュエータ４１ｂの両端の丸印のうち、黒丸は固定端を表し、白丸はスライド部を表している。

　第２駆動機構４２は、第１駆動機構４１を直接支えることにより太陽光発電パネル３を間接的に支える。第２駆動機構４２は、支持基部４２ａと、一対のリニアアクチュエータ４２ｂとを備える。支持基部４２ａは、底辺を形成する枠組みと、鉛直方向に伸びる支柱とを有する。図３に示すリニアアクチュエータ４２ｂの両端の丸印のうち、黒丸は固定端を表し、白丸はスライド部を表している。

　第１駆動機構４１及び第２駆動機構４２は、図示省略する制御部と電気的に接続し、制御部の動作指令により、リニアアクチュエータ４１ｂ、４２ｂを伸張させ、又は収縮させる。

　第１駆動機構４１は、リニアアクチュエータ４１ｂの伸縮によって辺３ａ側又は辺３ｂ側を基軸として太陽光発電パネル３を回動させる。第２駆動機構４２は、リニアアクチュエータ４２ｂの伸縮によって第１駆動機構４１を回動させることで、辺３ｃ側又は辺３ｄ側を基軸として間接的に太陽光発電パネル３を回動させる。以下、第１駆動機構４１による回動を「上段の回動」、第２駆動機構４２による回動を「下段の回動」と称する。上段の回動の方向は、下段の回動の方向と９０度異なる。

　このように、回動の方向が９０度異なる第１駆動機構４１及び第２駆動機構４２を積み重ねる構成により、下側に位置する第２駆動機構４２は太陽光発電パネル３を仰角方向に傾け、第２駆動機構４２の上側に乗っている第１駆動機構４１は第２駆動機構４２との協働動作により、太陽光発電パネル３を方位角方向に傾けることができる。これにより、傾斜駆動部４は、太陽光発電パネル３を任意の仰角及び方位角に傾けることができる。

　《傾斜駆動部による太陽追尾の一例》
　図４は、傾斜駆動部４による太陽光発電パネル３の追尾動作の一例を説明する説明図である。図４は、移動体１が、北半球において東西に平行に停止している場合の動作を示す。日の出の時、太陽光発電パネル３は、図４中の（ａ）に示すように、鉛直に立ち（仰角０度）東を向いている。日の出後の太陽は、高度を上げながら、南寄りに西へ向かって移動していく。太陽光発電パネル３は図４中の（ｂ）、（ｃ）に示すように、太陽光発電パネル３に対する上段の回動と下段の回動とにより、仰角及び方位角を変化させ、太陽を追尾する。なお、太陽光発電パネル３のハッチングは太陽光発電パネル３の裏面を表し、格子は太陽光発電パネル３の表面（受光面）を表している。

　太陽が南中すると、太陽光発電パネル３は、例えば図４中の（ｄ）の状態となる。このとき上段は回動角０度で、下段のみが回動している。図４中の（ｄ）の時点で、太陽光発電パネル３の回動の基軸は、辺３ｃ側から辺３ｄ側に交代する。このように途中で基軸を交代させれば、１８０度の範囲で方位角を提供することができる。交代後の図４中の（ｅ）の状態から、太陽は南中から西に向かっていくので、太陽光発電パネル３は図４中の（ｆ）、（ｇ）に示すように、太陽光発電パネル３に対する上段の回動と下段の回動とにより、仰角及び方位角を変化させ、太陽を追尾する。日没前の太陽光発電パネル３は、図４中の（ｈ）に示すように、鉛直に立ち（仰角０度）西を向いている。

　以上のように、傾斜駆動部４における回動の２段積み構成により太陽を追尾することができる。但し、移動体１の向く方向や時刻により、太陽光発電パネル３が、どの姿勢から太陽の追尾を開始するかは異なってくる。

　《太陽光発電パネルの構成例》
　図５は、太陽光発電パネル３の構成を示す断面図である。図５において、断面として示す部分はハッチングを付している。太陽光発電パネル３は、上部が開放した直方体状の筐体３１と、板状部材３２と、板状部材３２を移動させる駆動部３３と、後述する転動部５１を保持する保持部３４と、筐体３１の上部に取り付けられるカバー３５と、複数の発電モジュール５とを備える。

　図６は、図５の矢印ＶＩから見た太陽光発電パネル３の平面図である。本実施形態では、図６に示すように、９個の発電モジュール５が３行×３列に配列して筐体３１の内部に設けられている。しかしながら、当該個数は例示であり、より多数（例えば、３３行×３３列＝１０８９個）の発電モジュール５が設けられてもよい。

　板状部材３２は、絶縁性を有する板であり、例えば樹脂製の板である。図６に示すように平面視した場合の板状部材３２の寸法と形状の一例を示すと、板状部材３２は１辺が１ｍの正方形状である。筐体３１の底面は、板状部材３２よりも縦方向及び横方向のいずれの方向にも大きく、例えば１辺が１．１ｍの正方形状である。板状部材３２の表面３２ａには、後述する複数の凸部３２ｂが設けられている。

　駆動部３３は、板状部材３２を表面３２ａに沿う方向に移動させるステッピングモータを含む。駆動部３３により、板状部材３２は図６に示すＸ方向及びＹ方向に移動する。すなわち、板状部材３２はＸＹステージとして機能する。駆動部３３は、図示省略する制御部と電気的に接続し、制御部の動作指令により、板状部材３２を移動させる。

　カバー３５は、主に３００ｎｍ以上２８００ｎｍ以下の光を透過する透光板であり、例えばガラスである。

　図７は、図５に示す発電モジュール５を拡大して示す断面図である。複数の発電モジュール５は、それぞれ同じ構成を有するため、代表的に図７に示す１個の発電モジュール５について説明する。発電モジュール５は、転動部５１と、受光部５２と、集光部５３とを有する。

　転動部５１は、板状部材３２の表面３２ａを転動可能に設けられている。本実施形態において、転動部５１は球体であり、板状部材３２の表面３２ａと転動部５１の球面とが転がり接触する。本実施形態において、転動部５１は、例えば直径が１０ｍｍの鉄製又はアルミ製の金属球である。転動部５１は、エンジニアリングプラスチック等の強度及び耐熱性に優れた樹脂と金属を組み合わせた球であってもよい。転動部５１の球面の一部には、複数の凹部５１ａが形成されている。複数の凹部５１ａは、例えばゴルフボールの表面に形成されているようなディンプル型の形状を有する。また、板状部材３２の表面３２ａには、凹部５１ａの反転した形状である複数の凸部３２ｂが形成されている。複数の凸部３２ｂは、例えばエンボス加工により形成される。転動部５１は、保持部３４に形成された円形状の保持面３４１内に収容されることで、保持部３４に保持されている。

　受光部５２は、セル５２１と、セル支持部５２２とを有する。セル５２１は、光エネルギーを起電力へと変換する発電素子であり、ＰＮ接合を有する半導体を含む。セル５２１の出力は、図示省略するＰ側及びＮ側のリードフレームにそれぞれ引き出される。セル支持部５２２は、セル５２１と転動部５１とを一体化するための部材であり、例えば金属製の棒である。セル支持部５２２は、セル５２１の出力を後述する導線３４２へ引き出す伝導機能を有する。また、セル支持部５２２は、発熱したセル５２１の熱を転動部５１へ熱伝導により逃がす冷却機能も有する。

　図８は、図５の切断線ＶＩＩＩにより切断した太陽光発電パネル３の断面図である。図８において、断面として示す部分はハッチングを付している。保持部３４は、平板に複数の円形状の穴が形成された形状を有し、当該穴の内周面が保持面３４１である。保持面３４１の内径は、同じ断面に位置する転動部５１の外径とほぼ同じサイズ（又はわずかに保持面３４１の内径が大きいサイズ）であり、複数の転動部５１のそれぞれの球面が保持面３４１の内周面と滑り接触可能な状態で、複数の転動部５１は保持部３４に保持されている。

　保持部３４は、導線３４２を有する。また、図示省略するリード線は、発電モジュール５と導線３４２とを接続している。本実施形態において、導線３４２は、保持部３４の表面に形成されるが、保持部３４の内部に形成されてもよい。セル５２１のＮ側又はＰ側の一方の出力は、上述のリードフレーム、セル支持部５２２及び転動部５１を介して、導線３４２に引き出される。セル５２１のＮ側又はＰ側の他方の出力は、上述のリードフレーム、セル支持部５２２及び上述のリード線を介して、導線３４２に引き出される。導線３４２から引き出された出力は、さらに図示省略する外部配線へ引き出される。

　図７を参照する。集光部５３は、レンズ５３１と、筒部５３２とを有する。レンズ５３１は、セル５２１と光軸Ａｘを合わせて設けられている。本実施形態において、レンズ５３１は凸レンズであり、レンズ５３１のパワーは正である。このため、レンズ５３１に入射する太陽光は焦点に集光される。レンズ５３１の焦点又は焦点近傍に、セル５２１を位置させることで、より強度の強い光がセル５２１に入射し、セル５２１における発電量を多くすることができる。図６に示すように平面視した場合のレンズ５３１及びセル５２１の寸法と形状の一例を示すと、レンズ５３１は直径が６ｃｍの円形状であり、セル５２１は１辺が１ｍｍの正方形状である。

　レンズ５３１は、好ましくは一体型のレンズ（モノリシックレンズ）であるが、複数のレンズ（例えば、凹レンズと凸レンズ）を組み合わせたレンズセットであってもよい。凹レンズと凸レンズを組み合わせる場合、レンズ５３１の合計のパワーが正となるように各レンズを選択する。

　筒部５３２は、両端が開口した金属製（例えば、アルミニウム製）の筒である。本実施形態において、筒部５３２の一端は、転動部５１に固定される。なお、筒部５３２の一端は、受光部５２に固定されてもよい。筒部５３２の他端には、レンズ５３１が固定される。筒部５３２は、一端から他端に向かうにつれて径が広がる円すい状の形状（例えば、コーン、ろうと、ラッパ等のような形状）を有する。このような構成により、レンズ５３１がセル５２１へ集光する光を遮ることなく、レンズ５３１を転動部５１へ固定することができる。

　《駆動部による太陽追尾の一例》
　図９は、駆動部３３による複数の発電モジュール５の追尾動作の一例を説明する説明図である。板状部材３２の移動前は、複数の発電モジュール５は図５及び図７に示すように光軸Ａｘを鉛直方向に向けた状態で静止している。図９に示すように、板状部材３２を駆動部３３により矢印ＡＲ１の方向に移動させると、転動部５１が板状部材３２の表面３２ａを転動し、セル５２１及びレンズ５３１は矢印ＡＲ１とは逆方向に傾く。これにより、セル５２１及びレンズ５３１の光軸Ａｘは、鉛直方向ＶＬから角度θ３だけ傾く。このとき、保持部３４の保持面３４１は、転動部５１の球面と滑り接触する。すなわち、転動部５１は、保持部３４に保持された状態を保ちながら、板状部材３２の表面３２ａを転動する。

　図９中では、板状部材３２を矢印ＡＲ１の方向に移動させる例を示しているが、板状部材３２は矢印ＡＲ１とは逆の方向や、図９の紙面の奥行方向及び手前方向にも移動する。そして、板状部材３２の移動する方向とは逆の方向に、板状部材３２が移動した距離だけ、セル５２１及びレンズ５３１は傾く。すなわち、板状部材３２の移動方向及び移動量に応じて、セル５２１及びレンズ５３１の光軸Ａｘは傾く。

　例えば、図９に示すように、太陽が鉛直方向ＶＬから角度θ３だけ傾いた位置にある場合、駆動部３３は板状部材３２を矢印ＡＲ１方向に所定量だけ移動させることで、セル５２１及びレンズ５３１の光軸Ａｘを鉛直方向ＶＬから角度θ３だけ傾ける。このように、複数の発電モジュール５は、駆動部３３により太陽を追尾することができる。

　《駆動部及び傾斜駆動部による太陽追尾の一例》
　図１０は、駆動部３３及び傾斜駆動部４による太陽光発電パネル３の追尾動作の一例を示す説明図である。図１０では、駆動部３３による複数の発電モジュール５の追尾動作と、傾斜駆動部４による太陽光発電パネル３の追尾動作を足し合わせる様子を示している。まず、図９に示すように、駆動部３３により板状部材３２を移動させることで、セル５２１及びレンズ５３１を鉛直方向ＶＬから角度θ３だけ傾ける。この状態で、傾斜駆動部４（図１０の例では、第２駆動機構４２）により太陽光発電パネル３自体を角度θ４だけ傾ける。

　換言すれば、駆動部３３は板状部材３２を表面３２ａに沿う方向に移動させ、傾斜駆動部４は板状部材３２を傾ける。駆動部３３及び傾斜駆動部４は、太陽の移動に応じて、それぞれ適宜の移動量、移動方向及び傾斜角度により、板状部材３２を移動させ、傾ける。

　これにより、セル５２１及びレンズ５３１の光軸Ａｘは、鉛直方向ＶＬから角度（θ３＋θ４）だけ傾く。すなわち、光軸Ａｘの傾く角度は、駆動部３３により複数の発電モジュール５が傾く角度と、傾斜駆動部４により太陽光発電パネル３が傾く角度との和になる。なお、太陽の追尾動作は、駆動部３３及び傾斜駆動部４の組み合わせにより行ってもよいし、傾斜駆動部４を使用せず、駆動部３３のみにより行ってもよい。

　《太陽光発電装置の作用と効果》
　本実施形態に係る太陽光発電装置２の作用と効果について説明する。図９に示すように、本実施形態に係る発電モジュール５は、板状部材３２の表面３２ａを転動する複数の転動部５１を有する。複数の転動部５１は、駆動部３３により板状部材３２が表面３２ａに沿う方向（すなわち図６のＸＹ方向）へ移動すると、板状部材３２の表面３２ａを転動する。このとき、保持部３４は、板状部材３２の表面３２ａを転動する複数の転動部５１と滑り接触する。そして、複数の転動部５１は、板状部材３２の表面３２ａに沿う方向（ＸＹ方向）の動きを、受光部５２及び集光部５３の光軸Ａｘが傾く方向の動きへ変換する。このため、太陽光発電パネル３を傾けることなく、ＸＹ方向に板状部材３２を移動させるだけで太陽の追尾が可能となる。したがって、本実施形態に係る太陽光発電装置２によれば、発電量を維持しつつ、太陽光発電装置２の動作範囲（特に鉛直方向の動作範囲）を小さくすることができる。

　特に、転動部５１は球面を有し、当該球面と板状部材３２の表面３２ａとが転がり接触する。このため、板状部材３２の表面３２ａがＸＹ方向のいずれの方向に動く場合であっても、転動部５１の球面は表面３２ａが動く方向に追従して転がることができる。したがって、板状部材３２の平面的な動きを、より正確に光軸Ａｘが傾く方向の動きへ変換することができる。

　また、本実施形態に係る太陽光発電システム１０は、移動体１の屋根１ｒに上記のように発電量を維持しつつ、動作範囲が小さい太陽光発電装置２が搭載されているため、動作範囲を確保するために広いスペースへわざわざ移動体１を移動させる必要がない。このため、太陽光発電装置２による発電を行うことができる場所の自由度を向上することができる。

　ここで、大地に固定するタイプの従来の太陽光発電装置（例えば、特開２０１８－０２２７７０号公報）において、発電量を増やすには、太陽光発電パネルの面積を大きくすることが考えられる。しかしながら、太陽光発電パネルの面積を大きくすると、太陽光発電パネルの重量も増大するため、太陽光発電パネルを支持する架台や駆動装置を大型化する必要が生じる。このため、太陽光発電パネルの大面積化により発電量を増やしても、駆動用の電力や製造コストも増大することから、現在は、費用対効果（コストパフォマンス）を考慮して最適な面積の太陽光発電パネルが使用されている。

　これに対し、板状部材３２の表面３２ａには、複数の転動部５１が転動可能に設けられているため、板状部材３２の移動により、複数の発電モジュール５を傾けることができる。発電モジュール５の個数を増やす場合、板状部材３２の面積も大きくなる。このため、板状部材３２の単位面積あたりの発電モジュール５の個数は変化せず、発電モジュール５の荷重は板状部材３２の表面３２ａにおいて均等に分散される。すなわち、従来の追尾式の太陽光発電装置の架台と異なり、本実施形態に係る太陽光発電パネル３では、所定の軸に複数の発電モジュール５の荷重が集中することがない。これにより、発電モジュール５の個数を増加に伴う、板状部材３２及び駆動部３３の大型化を抑制することができ、太陽光発電パネル３を効率的に大面積化することができる。

　また、図１０に示すように、本実施形態に係る太陽光発電装置２は、駆動部３３及び傾斜駆動部４の両方を使用することで、太陽を追尾する。これにより、より自由度の高い追尾動作が可能となる。例えば、大まかな追尾を傾斜駆動部４により行い、微細な追尾を駆動部３３により行うといった追尾が可能となる。

　また、本実施形態に係る転動部５１の球面には、複数の凹部５１ａが設けられ、板状部材３２の表面３２ａには、複数の凸部３２ｂが設けられている。板状部材３２が表面３２ａに沿う方向に移動すると、複数の凸部３２ｂが複数の凹部５１ａに引っ掛かる。このため、転動部５１が板状部材３２の表面３２ａを滑ることを防止することができる。したがって、転動部５１は板状部材３２の表面３２ａを確実に転動することができる。

　なお、転動部５１の球面及び板状部材３２の表面３２ａの少なくとも一方に、凸部、凹部又は凹凸部が設けられていれば、当該球面が表面３２ａに引っ掛かるため、当該球面が表面３２ａを滑ることを防止する効果が得られる。また、転動部５１の球面と、板状部材３２の表面３２ａとの間の摩擦係数が十分高ければ、当該球面及び表面３２ａに凸部や凹部を設ける必要はない。

　《第１実施形態の変形例》
　以上、本開示の第１実施形態について説明したが、本開示は前述した形態以外にも種々の変更を行うことが可能である。以下、本開示の第１実施形態の第１変形例、第２変形例及び第３変形例を説明する。以下の各変形例において、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　《第１変形例》
　図１１は、第１変形例に係る太陽光発電パネル３の平面図である。第１変形例は、板状部材３２の表面３２ａにおける発電モジュール５の平面配置と、レンズ５３１ａの形状が、上記の第１実施形態と相違し、その他の点は共通する。

　図１１は、板状部材３２の法線上（図７の光軸Ａｘの方向）に太陽が位置する場合の、太陽光発電パネル３の状態を示している。すなわち、発電モジュール５の光軸Ａｘが真上を向いている状態（傾いていない状態）を示している。本変形例では、光軸Ａｘ方向から集光部５３を見たとき、集光部５３（具体的には、レンズ５３１ａ）は１辺が３ｃｍの正六角形の形状を有する。また、複数の発電モジュール５は、複数の集光部５３がそれぞれハニカム構造状に配置されるように、板状部材３２の表面３２ａに配置される。すなわち、複数の集光部５３は、互いに隣接する他の集光部５３と、それぞれの辺を近接させた状態で配置される。

　このように、レンズ５３１ａを正六角形状にし、ハニカム構造状に配置することで、板状部材３２の表面３２ａにおける単位面積あたりのセル５２１の個数を多くすることができる。これにより、太陽光発電装置２の単位面積あたりの発電量を多くすることができる。

　《第２変形例》
　図１２は、第２変形例に係る太陽光発電装置２ａの断面図である。第２変形例は、太陽光発電装置２ａの設置場所と、傾斜駆動部４ａの構成が上記の第１実施形態と相違し、その他の点は共通する。太陽光発電装置２ａは、地面Ｇ１に設置される。太陽光発電装置２ａは、太陽光発電パネル３と、傾斜駆動部４ａとを備える。太陽光発電パネル３は、上記の第１実施形態と同じ構成を有する。

　傾斜駆動部４ａは、基礎４３１と、支柱４３２と、軸駆動部４３３とを有する。支柱４３２は、下端が基礎４３１に固定され、上端に軸駆動部４３３を備える。基礎４３１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４３１を地中に埋設した状態で、支柱４３２は鉛直となる。軸駆動部４３３は、筐体３１と接続する２個の軸と、当該軸をそれぞれ独立に回動させるアクチュエータとを有する。軸駆動部４３３は、２個の軸をアクチュエータにより回動させることで、太陽光発電パネル３の筐体３１（及び板状部材３２）を方位角及び仰角の２方向に回動させることができる。

　このように地面Ｇ１に設置される太陽光発電装置２ａにおいても、駆動部３３により板状部材３２を表面３２ａに沿う方向へ移動させることで複数の発電モジュール５を傾けて、太陽を追尾することができる。また、これにより傾斜駆動部４ａが太陽光発電パネル３を傾ける角度を少なくすることができるため、従来よりも太陽光発電パネル３の動作範囲を小さくすることができる。

　《第３変形例》
　図１３は、第３変形例に係る太陽光発電装置２ｂの断面図である。第３変形例は、転動部５１０の形状と、保持部３４の形状が上記の第１実施形態と相違し、その他の点は共通する。図１４は、図１３の切断線ＸＩＶにより示される断面図である。図１４では、太陽光発電パネル３のうち、発電モジュール５ａを含む部分を拡大して表示している。

　図１４を参照する。発電モジュール５ａは、転動部５１０と、受光部５２と、集光部５３とを有する。転動部５１０は、半円筒５１１と直方体５１２とを結合した形状を有する。セル５２１は、直方体５１２の上面５１２ａに設けられる。上面５１２ａは平坦であるため、上記の第１実施形態におけるセル支持部５２２を省いて、セル５２１を直接上面５１２ａに容易に固定することができる。

　転動部５１０の半円筒５１１の下方を向く曲面は、板状部材３２の表面３２ａと所定の一方向において、転がり接触する。転動部５１０の曲面には、複数の凹部５１１ａが設けられている。凹部５１１ａは、板状部材３２の複数の凸部３２ｂを反転した形状を有する。

　上記の第１実施形態では、転動部５１は球体であり、当該球体の球面と表面３２ａとが点接触するため、表面３２ａに沿ういずれの方向においても転動部５１は転がり接触する。一方、本変形例では転動部５１０（図１４の方向から見て円形断面を有し、図１３の方向から見て矩形断面を有する）の曲面が、表面３２ａと線接触するため、当該線の伸びる方向には転がり接触しない。その代わりに、転動部５１０と板状部材３２との接触面積を多くすることができるため、転動部５１０や板状部材３２に掛かる荷重を低減することができる。

　転動部５１０の中央又は中央近傍（図１４では、中央よりもやや下側）には、円形の貫通孔５１３が形成されている。保持部３４ａは円形断面を有する棒状部材であり、転動部５１０の貫通孔５１３に挿通される。図１３に示すように、１個の保持部３４ａは、複数の転動部５１０の貫通孔５１３に挿通され、複数の転動部５１０を保持する。また、本変形例において、保持部３４ａは複数個設けられる。図１４に示す断面において、保持部３４ａの外径は、貫通孔５１３の内周面の内径とほぼ同じサイズ（又は保持部３４ａの外径がわずかに小さいサイズ）である。このため、保持部３４ａは、貫通孔５１３の内周面と滑り接触可能な状態で、転動部５１０を保持する。

　図１５は、駆動部３３による複数の発電モジュール５ａの追尾動作の一例を説明する説明図である。板状部材３２の移動前は、複数の発電モジュール５ａは図１３及び図１４に示すように光軸Ａｘを鉛直方向に向けた状態で静止している。図１５に示すように、板状部材３２を駆動部３３により矢印ＡＲ２の方向に移動させると、転動部５１０が板状部材３２の表面３２ａを転動し、セル５２１及びレンズ５３１は矢印ＡＲ２とは逆方向に傾く。これにより、セル５２１及びレンズ５３１の光軸Ａｘは、鉛直方向ＶＬから角度θ５だけ傾く。このとき、保持部３４ａは、貫通孔５１３を形成する転動部５１０の内周面と滑り接触する。すなわち、転動部５１０は、保持部３４ａに保持された状態を保ちながら、板状部材３２の表面３２ａを転動する。

　このように、転動部５１０は球体である必要はなく、少なくとも板状部材３２の表面３２ａを転動可能に設けられていれば、板状部材３２の平面的な動きを光軸Ａｘの傾く動きに変換することができる。転動部の形状としては、上記の転動部５１、５１０のほか、少なくとも一部に球面を含む部分球体であってもよい。

　《第２実施形態》
　以下、本開示の第２実施形態に係る太陽光発電システム１００を説明する。太陽光発電システム１００において、第１実施形態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。

　《第２実施形態が解決しようとする課題》
　第１実施形態に係る太陽光発電パネル３では、図９に示すように、駆動部３３により発電モジュール５を角度θ３だけ傾けることで、発電モジュール５の光軸Ａｘを太陽の方向に向ける。ここで、発電モジュール５をより大きく傾けると、発電モジュール５の一部（例えば、筒部５３２）が保持部３４と干渉する。このため、発電モジュール５は光軸Ａｘが水平を向くように傾けることができず、発電モジュール５が傾斜可能な角度θ３の最大値は、９０度未満（例えば、６０度程度）となる。このため、太陽が角度θ３の最大値よりも低い位置にある場合、第１実施形態の太陽光発電システム１０では傾斜駆動部４を駆動させて発電を行う。

　太陽光発電システム１０は、移動体１の屋根１ｒに設けられるため、例えば走行時に太陽光発電システム１０が受ける空力抵抗を小さくする必要がある。このため、太陽光発電システム１０は、可能な限り高さ方向に小型化することが好ましい。そこで、傾斜駆動部４を設けない構成が必要とされる。

　ここで、角度θ３の最大値が例えば６０度であるとする。６０度は、北緯３５度（例えば、日本、カリフォルニア）の地域では、冬至の日の南中にある太陽の天頂角に相当する。すなわち、このような地域では、冬至又はその近傍の日において、傾斜駆動部４なしには発電できない時間帯がある。このように、発明者らは、太陽光発電システム１０において、高さ方向の小型化のために傾斜駆動部４を省くと、太陽が低い位置にある場合に発電できないという課題に気づいた。

　そこで、発明者らは、発電モジュールが傾斜可能な角度の最大値をより大きくするために、第２実施形態に係る太陽光発電システム１００を着想した。太陽光発電システム１００では、後述するように、転動部６１を平面部分に凹み６１ｂを有する半球体とし、当該凹み６１ｂ内に受光部６２及び集光部６３を設けることで、転動部６１が転動可能な範囲（すなわち、発電モジュール６が傾斜可能な角度）を広くしている。

　《太陽光発電システムの主な構成》
　図１６は、第２実施形態に係る太陽光発電システム１００の構成を示す断面図である。太陽光発電システム１００は、移動体１と、太陽光発電装置２０とを備える。太陽光発電装置２０は、移動体１の屋根１ｒに搭載されている。

　太陽光発電装置２０は、後述する複数の発電モジュール６を含む太陽光発電パネル３０を含む。第１実施形態の太陽光発電装置２と異なり、太陽光発電装置２０は傾斜駆動部４を有さない。屋根１ｒには太陽光発電パネル３０が固定されている。

　《太陽光発電パネルの構成例》
　太陽光発電パネル３０は、上部が開放した直方体状の筐体３０１と、板状部材３０２と、板状部材３０２を移動させる駆動部３０３と、後述する転動部６１を保持する保持部３０４と、筐体３０１の上部に取り付けられるカバー３０５と、複数の発電モジュール６とを備える。

　太陽光発電パネル３０の平面図は、図６に示す太陽光発電パネル３の平面図と同様である。発電モジュール６は、例えば第１実施形態の発電モジュール５と同様に、３行×３列に配列して筐体３０１の内部に設けられている。

　板状部材３０２は、絶縁性を有する板であり、例えば樹脂製の板である。板状部材３０２の表面３０２ａには、後述する複数の凸部３０２ｂが設けられている。また、板状部材３０２には複数の磁性体３０２ｃが内蔵されている。複数の磁性体３０２ｃは、複数の発電モジュール６の下方にそれぞれ配置される。磁性体３０２ｃは、後述の磁石６２４を引きつけることで、転動部６１を板状部材３０２の表面３０２ａに転動可能な状態で保持する機能を有する。磁性体３０２ｃは、磁石であってもよいし、磁化されていない鉄板であってもよい。

　駆動部３０３は、板状部材３０２を表面３０２ａに沿う方向に移動させるステッピングモータを含む。駆動部３０３により、板状部材３０２は水平方向に移動する。駆動部３０３は図示省略する制御部と電気的に接続し、制御部の動作指令により、板状部材３０２を移動させる。

　保持部３０４は、複数の円形状の穴が形成された平板である。当該穴の内周面が、保持面３０４ａ（図１７）である。保持面３０４ａの内径は、同じ断面に位置する後述の転動部６１の外径とほぼ同じサイズ（又はわずかに保持面３０４ａの内径の方が大きいサイズ）である。保持部３０４は、複数の転動部６１を保持面３０４ａに収容している状態で保持する。このとき、複数の転動部６１のそれぞれの球面は、保持面３０４ａと滑り接触可能な状態となっている。

　カバー３０５は、主に３００ｎｍ以上２８００ｎｍ以下の光を透過する透光板であり、例えばガラスである。

　図１７は、図１６に示す発電モジュール６を拡大して示す断面図である。複数の発電モジュール６は、それぞれ同じ構成を有するため、代表的に図１７に示す１個の発電モジュール６について説明する。発電モジュール６は、転動部６１と、受光部６２と、集光部６３とを有する。図１７では、光軸Ａｘを鉛直方向に向けた状態の発電モジュール６を示している。

　転動部６１は、板状部材３０２の表面３０２ａを転動可能に設けられている。本実施形態において、転動部６１は平面部分に凹み６１ｂを有する半球体であり、板状部材３０２の表面３０２ａと転動部６１の球面とが転がり接触する。本実施形態において、転動部６１は、例えば直径が１０ｍｍの鉄製又はアルミ製の金属半球である。転動部６１は、エンジニアリングプラスチック等の強度及び耐熱性に優れた樹脂と金属を組み合わせた球であってもよい。

　転動部６１の球面には、複数の凹部６１ａが形成されている。複数の凹部６１ａは、例えばゴルフボールの表面に形成されているようなディンプル型の形状を有する。また、板状部材３０２の表面３０２ａには、凹部６１ａを反転した形状である複数の凸部３０２ｂが形成されている。複数の凸部３０２ｂは、例えばエンボス加工により形成される。転動部６１は、保持部３０４に保持されている。

　本実施形態において、受光部６２及び集光部６３は、転動部６１の凹み６１ｂに収容されている。より具体的には、転動部６１の凹み６１ｂは、半球体の平面部分が椀状に凹んだ形状を有し、当該椀状の凹み６１ｂに集光部６３が嵌め込まれている。また、受光部６２は当該椀状の凹み６１ｂの底部分に設けられている。転動部６１が板状部材３０２の表面３０２ａを転動する際の回転中心を「回転中心Ｃ１」、転動部６１が板状部材３０２の表面３０２ａと接する部分を「接点Ｃ２」と称する。発電モジュール６の光軸Ａｘが鉛直方向を向くとき、受光部６２及び集光部６３は回転中心Ｃ１と接点Ｃ２とを結ぶ線分上に位置する。すなわち、発電モジュール６の光軸Ａｘが鉛直方向を向くとき、受光部６２及び集光部６３は、回転中心Ｃ１よりも板状部材３０２側に位置する。

　受光部６２は、セル６２１と、セル支持部６２２と、ボールレンズ６２３とを有する。セル６２１は、光エネルギーを起電力へと変換する発電素子であり、ＰＮ接合を有する半導体を含む。セル６２１の出力は、図示省略するＰ側及びＮ側のリードフレームにそれぞれ引き出される。

　セル支持部６２２は、セル６２１と転動部６１とを一体化するための部材であり、例えば金属製の棒である。セル支持部６２２は、セル６２１の出力を図示省略する導線へ引き出す伝導機能を有する。当該導線は、例えば保持部３０４に内蔵されている。当該導線から引き出された出力は、さらに図示省略する外部配線へ引き出される。また、セル支持部６２２は、発熱したセル６２１の熱を転動部６１へ熱伝導により逃がす冷却機能も有する。

　セル支持部６２２には、磁石６２４が内蔵されている。磁石６２４は、永久磁石であり、より具体的にはネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等の磁力が比較的強い磁石である。磁石６２４は、板状部材３０２に内蔵されている磁性体３０２ｃを引きつける力により、転動部６１を板状部材３０２の表面３０２ａに転動可能な状態で保持する機能を有する。

　ボールレンズ６２３は、集光部６３により集光された光を、さらにセル６２１へ集光するためのレンズである。ボールレンズ６２３は、後述の透明体６３３よりも屈折率の高い材料により構成されており、例えばガラス又は樹脂である。ボールレンズ６２３を設けることで、集光倍率を高めることができ、セル６２１をより小型にすることができる。ボールレンズ６２３は、後述の透明体６３３の凹み６３３ａ内に設けられている。ボールレンズ６２３は、例えば、凹み６３３ａに流動性を有する樹脂を充填し、当該樹脂を硬化させることにより形成される。なお、ボールレンズ６２３は、凹み６３３ａに対応する形状に形成されたガラスを透光性を有するシリコーン樹脂等により凹み６３３ａの内面に貼り付けることにより、設置されてもよい。また、受光部６２がボールレンズ６２３を有することは必須ではなく、ボールレンズ６２３を省略してもよい。

　集光部６３は、セル６２１と光軸Ａｘを合わせた状態で設けられているカセグレン式（Ｃａｓｓｅｇｒａｉｎ）の光学系である。集光部６３は、副鏡６３１と、主鏡６３２と、透明体６３３と、反射防止膜６３４とを有する。副鏡６３１は、入射面Ｐ１に垂直に入射する入射光Ｌ１を一次反射させて主鏡６３２に集めるための鏡である。副鏡６３１は、転動部６１の椀状の部分に沿って設けられている。すなわち、副鏡６３１は、転動部６１により支持されている。主鏡６３２は、副鏡６３１により一次反射した光を二次反射させて受光部６２に集めるための鏡である。

　透明体６３３は、副鏡６３１と主鏡６３２の間に充填されており、主に３００ｎｍ以上２８００ｎｍ以下の光を透過する材料である。透明体６３３は、例えばガラス又は樹脂である。透明体６３３は、入射面Ｐ１と、凹み６３３ａとを有する。主鏡６３２は、透明体６３３により支持されている。入射面Ｐ１は、転動部６１を構成する半球体の平面部分に位置している。凹み６３３ａは透明体６３３の底部に設けられている。凹み６３３ａの内部には、セル６２１及びボールレンズ６２３が設けられている。

　反射防止膜６３４は、入射面Ｐ１に形成される薄膜であり、入射面Ｐ１における反射率を小さくする機能を有する。反射防止膜６３４は、例えば透明体６３３よりも屈折率の小さい誘電体膜である。

　光軸Ａｘ方向から集光部６３を見たとき、入射面Ｐ１は図６に示すレンズ５３１と同様に、円形状を有する。なお、光軸Ａｘ方向から集光部６３を見たとき、入射面Ｐ１は図１１に示すレンズ５３１ａと同様に、六角形の形状を有していてもよい。この場合、複数の発電モジュール６は、複数の集光部６３がそれぞれハニカム構造状に配置されるように、板状部材３０２の表面３０２ａに配置されてもよい。

　上記のように、集光部６３は転動部６１の椀状の凹み６１ｂに嵌め込まれているため、第１実施形態のような筒部５３２が不要となる。また、集光部６３としてカセグレン式の光学系を採用しているため、必要な集光倍率を得つつ、集光部６３の高さ方向の幅（すなわち、集光部６３の光軸Ａｘが鉛直方向を向くときの集光部６３の鉛直方向の幅）を小型化することができる。

　《駆動部による太陽追尾の一例》
　図１８は、駆動部３０３による複数の発電モジュール６の追尾動作の一例を示す説明図である。板状部材３０２の移動前は、発電モジュール６は図１７に示すように光軸Ａｘを鉛直方向に向けた状態で静止している。図１８に示すように、板状部材３０２を駆動部３０３により矢印ＡＲ３の方向に移動させると、転動部６１が板状部材３０２の表面３０２ａを転動し、セル６２１及び集光部６３は矢印ＡＲ３と同じ方向に傾く。これにより、セル６２１及び集光部６３の光軸Ａｘは、鉛直方向ＶＬから角度θ６だけ傾く。このとき、保持部３０４の保持面３０４ａは、転動部６１の球面と滑り接触する。すなわち、転動部６１は、保持部３０４に保持された状態を保ちながら、板状部材３０２の表面３０２ａを転動する。

　図１８中では、板状部材３０２を矢印ＡＲ３の方向に移動させる例を示しているが、板状部材３０２は矢印ＡＲ３とは逆の方向や、図１８の紙面の奥行方向及び手前方向にも移動する。そして、板状部材３０２の移動する方向と同じ方向に、板状部材３０２が移動した距離だけ、セル６２１及び集光部６３は傾く。すなわち、板状部材３０２の移動方向及び移動量に応じて、セル６２１及び集光部６３の光軸Ａｘは傾く。

　例えば、図１８に示すように、太陽が鉛直方向ＶＬから角度θ６だけ傾いた位置にある場合、駆動部３０３は板状部材３０２を矢印ＡＲ３方向に所定量だけ移動させることで、セル６２１及び集光部６３の光軸Ａｘを鉛直方向ＶＬから角度θ６だけ傾ける。このように、複数の発電モジュール６は、駆動部３０３により太陽を追尾することができる。

　《太陽光発電装置の作用と効果》
　本実施形態に係る太陽光発電装置２０の作用と効果について説明する。図１８に示すように、本実施形態に係る発電モジュール６は、板状部材３０２の表面３０２ａに沿う方向（水平方向）の動きを、転動部６１により、受光部６２及び集光部６３の光軸Ａｘが傾く方向の動きへ変換する。このため、太陽光発電パネル３０を傾けることなく、水平方向に板状部材３０２を移動させるだけで太陽の追尾が可能となる。したがって、本実施形態に係る太陽光発電装置２０によれば、発電量を維持しつつ、太陽光発電装置２０の動作範囲（特に鉛直方向の動作範囲）を小さくすることができる。

　さらに、本実施形態に係る発電モジュール６は、半球体である転動部６１の凹み６１ｂに受光部６２及び集光部６３が収容されている。このため、転動部６１が大きく傾いても（例えば、光軸Ａｘが水平方向を向くほどに傾いても）、受光部６２及び集光部６３は保持部３４と干渉しない。すなわち、受光部６２及び集光部６３は、接点Ｃ２となりうる転動部６１の球面（すなわち、半球状の軌道）の内部に位置するため、転動部６１の転動を妨げない。この結果、発電モジュール６が傾斜可能な角度θ６の最大値をより大きくすることができる。角度θ６の最大値は、例えば９０度である。

　このように、本実施形態に係る太陽光発電装置２０によれば、角度θ６の最大値をより大きくすることができるため、太陽が低い位置にある場合でも、傾斜駆動部４を設けることなく、太陽光発電パネル３０のみで太陽を追尾し、発電することができる。これにより、傾斜駆動部４を省略することができ、太陽光発電装置２０を高さ方向に小型化することができる。なお、太陽光発電装置２０は、傾斜駆動部４を有していてもよい。

　本実施形態では、転動部６１が半球体であるため、球体の転動部５１を用いる場合と比べ、高さ方向にさらに小型化することができる。受光部６２及び集光部６３は、半球体の転動部６１の内部に収容されているため、第１実施形態のように転動部５１の表面から受光部５２及び集光部５３が突出している場合と比べ、高さ方向にさらに小型化することができる。そして、集光部６３としてカセグレン式の光学系を採用しているため、高さ方向により一層小型化することができる。

　また、本実施形態に係る転動部６１の球面には、複数の凹部６１ａが設けられ、板状部材３０２の表面３０２ａには、複数の凸部３０２ｂが設けられている。板状部材３０２が表面３０２ａに沿う方向に移動すると、複数の凸部３０２ｂが複数の凹部６１ａに引っ掛かる。このため、転動部６１が板状部材３０２の表面３０２ａを滑ることを防止することができる。したがって、転動部６１は板状部材３０２の表面３０２ａを確実に転動することができる。

　なお、転動部６１の球面及び板状部材３０２の表面３０２ａの少なくとも一方に、凸部、凹部又は凹凸部が設けられていれば、当該球面が表面３０２ａに引っ掛かるため、当該球面が表面３０２ａを滑ることを防止する効果が得られる。また、転動部６１の球面と、板状部材３０２の表面３０２ａとの間の摩擦係数が十分高ければ、当該球面及び表面３０２ａに凸部や凹部を設ける必要はない。

　《第２実施形態の変形例》
　以上、本開示の第２実施形態について説明したが、本開示は前述した形態以外にも種々の変更を行うことが可能である。以下、本開示の第２実施形態の変形例である第４変形例及び第５変形例を説明する。以下の各変形例において、第２実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　《第４変形例》
　図１９は、第４変形例に係る発電モジュール６ａを拡大して示す断面図である。第４変形例は、発電モジュール６ａの転動部６１０が球体であり、保持部３０４ｂが転動部６１０の上方から転動部６１０を保持する点で、上記の第２実施形態と相違する。

　発電モジュール６ａは、転動部６１０と、受光部６２と、集光部６３とを有する。転動部６１０は、下側半球体６１１と上側半球体６１２とにより構成される球体である。下側半球体６１１は、第２実施形態における半球体としての転動部６１と同様の構成を有する。すなわち、下側半球体６１１は、平面部分に受光部６２及び集光部６３を収容する凹み６１ｂを有し、球面に凹部６１ａを有する。

　上側半球体６１２は、透明体６３３とは別部材の透明体であり、太陽光を透過する。上側半球体６１２は、透明体６３３の表面に接合されている。すなわち、本変形例では、第２実施形態の転動部６１に上側半球体６１２が追加されることで、全体として球体を構成する転動部６１０となる。なお、上側半球体６１２及び透明体６３３は、単一部材により構成されてもよい。すなわち、上側半球体６１２及び透明体６３３は、継ぎ目なく形成されていてもよい。本変形例において、反射防止膜６３４は、省略されてもよいし、上側半球体６１２の球面６１３に設けられてもよい。

　また、本変形例において、板状部材３０２に磁性体３０２ｃは設けられておらず、セル支持部６２２に磁石６２４は設けられていない。

　第２実施形態において、保持部３０４は転動部６１を下方から保持する。すなわち、保持部３０４は、転動部６１の回転中心Ｃ１よりも板状部材３０２側に位置する。これに対し、本変形例の保持部３０４ｂは、上側半球体６１２の球面６１３を上方から保持する。すなわち、転動部６１の回転中心Ｃ１は、保持部３０４ｂと板状部材３０２の間に位置する。

　保持部３０４ｂは、複数の円形状の穴が形成された平板である。保持部３０４ｂは主に３００ｎｍ以上２８００ｎｍ以下の光を透過する透光板であり、例えば樹脂である。保持部３０４ｂに形成された穴の内周面は、保持面３０４ｃとして機能する。保持面３０４ｃの内径は、同じ断面に位置する球面６１３の外径とほぼ同じサイズ（又はわずかに保持面３０４ｃの内径の方が大きいサイズ）である。保持部３０４ｂは、複数の上側半球体６１２を保持面３０４ｃに収容している状態で保持する。このとき、複数の上側半球体６１２のそれぞれの球面６１３は、保持面３０４ｃと滑り接触可能な状態となっている。以上のように、本変形例では保持部３０４ｂと板状部材３０２により発電モジュール６ａを上下に挟むようにして保持する。

　ここで、太陽光発電装置２０は移動体１に搭載される。このため、太陽光発電装置２０は、移動体１の移動に伴って振動しうる。第２実施形態では、保持部３０４により下方から転動部６１を保持する構成であるため、振動により転動部６１が板状部材３０２の表面３０２ａから離脱するおそれがある。このため、第２実施形態では磁性体３０２ｃ及び磁石６２４の引き合う力を利用して、転動部６１が板状部材３０２の表面３０２ａから離れることを防止している。

　これに対し、本変形例では保持部３０４ｂと板状部材３０２により発電モジュール６ａを上下に挟む構成であるため、振動により転動部６１が板状部材３０２の表面３０２ａから離脱することを防止することができる。このため、磁性体３０２ｃ及び磁石６２４を省略することができ、板状部材３０２やセル支持部６２２の構成をより簡素にすることができる。

　《第５変形例》
　図２０は、第５変形例に係る発電モジュール６ｂを拡大して示す断面図である。第２実施形態では、集光部６３としてカセグレン式の光学系を採用している。しかしながら、集光部としてはその他の方式を採用してもよい。その一例として、第５変形例では、集光部６３ｂとしてライトガイド式のレンズを採用する。

　発電モジュール６ｂは、転動部６１と、受光部６２と、集光部６３ｂとを有する。受光部６２及び集光部６３ｂは、転動部６１の凹み６１ｂに収容されている。集光部６３ｂは、レンズ６３７と、反射防止膜６３４ａとを有する。レンズ６３７は、下面に複数のマイクロプリズム６３７ａが形成されているライトガイド式のレンズである。入射面Ｐ１に垂直に入射した入射光Ｌ２は、マイクロプリズム６３７ａによりレンズ６３７の内面において全反射し、受光部６２に集光される。反射防止膜６３４ａは、入射面Ｐ１上に形成されている。

　このように、集光部６３ｂとしてライトガイド式のレンズ６３７を採用することで、凸レンズを用いる場合と比べて、集光部６３ｂを高さ方向により小型化することができる。

　《その他》
　上記の第１実施形態及び第１～第３変形例では、駆動部３３により板状部材３２を表面３２ａに沿う方向に移動させることで、保持部３４に保持された状態の転動部５１を表面３２ａ上に転動させた。しかしながら、板状部材３２を固定した状態で、駆動部３３により保持部３４を板状部材３２の表面３２ａに沿う方向（すなわち、表面３２ａに平行な方向）に移動させてもよい。駆動部３３は、板状部材３２を表面３２ａに沿う方向へ保持部３４に対して相対的に移動させるように構成されていればよい。すなわち、駆動部３３は、板状部材３２又は保持部３４のうち一方のみを移動させてもよいし、板状部材３２及び保持部３４の両方を移動させてもよい。

　また、上記の第１実施形態では、移動体１（電気自動車）の屋根１ｒに搭載される太陽光発電装置２について説明した。しかしながら、太陽光発電装置２はトラックの荷台に搭載することもできるし、バッテリーフォークリフト等の産業用車両に搭載することもできる。さらに、自動車以外の移動体（例えば、電車、船舶）に搭載することもできる。なお、太陽光発電システム１０は、移動体１に搭載されることは必須ではなく、屋外に固定設置される構成としてもよい。すなわち、太陽光発電システム１０は、地面に設置されてもよいし、建造物の外壁又は屋根に設置されてもよい。

　第１実施形態の筐体３１の底板、板状部材３２、駆動部３３、保持部３４、傾斜駆動部４及び筒部５３２は、太陽光を透過する材質を含んでいてもよい。太陽光を透過する材質としては、例えばガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられる。このように構成することで、太陽光発電装置２に入射した太陽光の一部は太陽光発電装置２の下方に透過する。

　例えば、移動体１の屋根１ｒにサンルーフが設けられている場合、太陽光発電装置２の下方に透過する光がサンルーフを介して移動体１内に取り入れられることで、移動体１内を照明することができる。太陽光発電システム１０が建造物の外壁又は屋根に設置される場合、外壁又は屋根に設けた窓等から太陽光発電装置２を透過する光を取り入れることで、建造物内を照明することができる。太陽光発電システム１０が屋外に固定される場合には、太陽光発電装置２を透過する光を農作物等の育成に活用することができる。このように、太陽光発電装置２において、発電に用いられない光（例えば、光軸Ａｘとは異なる方向から入射した散乱光、発電モジュールに入射しなかった直射光）を透過させる構成とすることで、当該光を発電とは別の用途に利用することができる。

　第２実施形態の筐体３０１の底板、板状部材３０２、駆動部３０３及び保持部３０４も、上記と同様に、太陽光を透過する材質を含んでいてもよい。このように構成することで、太陽光発電装置２０において、発電に用いられない光（散乱光）を透過させる構成とし、当該光を発電とは別の用途に利用することができる。

　《補記》
　なお、上述の各種の実施形態及び各種の変形例については、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。また、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。

　１０、１００　太陽光発電システム
　１　移動体
　１ｒ　屋根
　２、２ａ、２ｂ、２０　太陽光発電装置
　３、３０　太陽光発電パネル
　３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ　辺
　３１、３０１　筐体
　３２、３０２　板状部材
　３２ａ、３０２ａ　表面
　３２ｂ、３０２ｂ　凸部
　３０２ｃ　磁性体
　３３、３０３　駆動部
　３４、３４ａ、３０４、３０４ｂ　保持部
　３４１、３０４ａ、３０４ｃ　保持面
　３４２　導線
　３５、３０５　カバー
　４、４ａ　傾斜駆動部
　４１　第１駆動機構
　４１ａ　支持基部
　４１ｂ　リニアアクチュエータ
　４２　第２駆動機構
　４２ａ　支持基部
　４２ｂ　リニアアクチュエータ
　４３１　基礎
　４３２　支柱
　４３３　軸駆動部
　５、５ａ、６、６ａ、６ｂ　発電モジュール
　５１、５１０、６１、６１０　転動部
　５１ａ、５１１ａ、６１ａ　凹部
　５１１　半円筒
　５１２　直方体
　５１２ａ　上面
　５１３　貫通孔
　５２、６２　受光部
　５２１、６２１　セル
　５２２、６２２　セル支持部
　５３、６３、６３ｂ　集光部
　５３１、５３１ａ、６３７　レンズ
　５３２　筒部
　６１ｂ、６１ｃ　凹み
　６１１　下側半球体
　６１２　上側半球体
　６１３　球面
　６２３　ボールレンズ
　６２４　磁石
　６３１　副鏡
　６３２　主鏡
　６３３　透明体
　６３３ａ　凹み
　６３４、６３４ａ　反射防止膜
　６３７ａ　マイクロプリズム
　ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３　矢印
　θ１、θ２　仰角
　θ３、θ４、θ５、θ６　角度
　Ｇ１　地面
　Ａｘ　光軸
　ＶＬ　鉛直方向
　Ｃ１　回転中心
　Ｃ２　接点
　Ｌ１、Ｌ２　入射光
　Ｐ１　入射面

Claims (10)

1. 　板状部材と、
   　前記板状部材の表面を転動可能に設けられている複数の転動部と、
   　複数の前記転動部を滑り接触可能な状態で保持する保持部と、
   　複数の前記転動部にそれぞれ固定され、太陽光により発電するセルをそれぞれ含む複数の受光部と、
   　複数の前記転動部又は複数の前記受光部にそれぞれ固定され、前記セルに太陽光を集光する複数の集光部と、
   　太陽の移動に応じて、前記板状部材を前記表面に沿う方向へ前記保持部に対して相対的に移動させる駆動部と、
   を備える、
   太陽光発電装置。
2. 　複数の前記転動部は、少なくとも一部に球面を含み、前記球面と前記表面とが転がり接触する、
   請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 　前記球面及び前記表面の少なくとも一方に、凸部、凹部又は凹凸部が設けられている、
   請求項２に記載の太陽光発電装置。
4. 　複数の前記集光部は、
   　　前記セルと光軸を合わせて設けられるレンズと、
   　　一端が前記転動部又は前記受光部に固定され、他端に前記レンズが固定される筒部と、をそれぞれ有し、
   　前記筒部は、前記一端から前記他端に向かうにつれて径が広がる、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
5. 　前記転動部は、平面部分に凹みを有する半球体であり、
   　前記受光部及び前記集光部は、前記凹みに収容されている、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
6. 　前記転動部は、下側半球体と上側半球体とにより構成される球体であり、
   　前記下側半球体は、平面部分に凹みを有し、
   　前記受光部及び前記集光部は、前記凹みに収容され、
   　前記上側半球体は、太陽光を透過し、
   　前記保持部は、太陽光を透過し、前記上側半球体の球面と滑り接触可能である、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
7. 　前記集光部は、カセグレン式の光学系、又はライトガイド式のレンズを含む、
   請求項５又は請求項６に記載の太陽光発電装置。
8. 　太陽の移動に応じて、前記板状部材を傾ける傾斜駆動部をさらに備える、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
9. 　複数の前記集光部は、
   　　光軸方向から見たときに、それぞれ正六角形の形状を有し、
   　　前記板状部材の法線上に太陽が位置するときに、それぞれハニカム構造状に配置されている、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
10. 　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の太陽光発電装置と、
    　陸上、水上又は空中を移動可能な移動体と、
    を備え、
    　前記移動体の外装部分に、前記太陽光発電装置が搭載されている、太陽光発電システム。
     

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