(57)【要約】【課題】本発明は、温度変化に伴う集光レンズの変形および位置ずれを防ぎ、集光性能および光電変換効率の低下を防止することが可能な集光型太陽光発電装置および集光レンズ部材を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、太陽電池と、上記太陽電池の受光面側に配置される集光レンズ部材と、を少なくとも有する集光型太陽光発電装置であって、上記集光レンズ部材が、基材と、上記基材の一方の表面に所定の間隔で配置された複数個の集光レンズとを有することを特徴とする集光型太陽光発電装置を提供することにより、上記目的を達成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に配置される集光レンズ部材と、を少なくとも有する集光型太陽光発電装置であって、
前記集光レンズ部材が、基材と、前記基材の一方の表面に所定の間隔で配置された複数個の集光レンズとを有することを特徴とする集光型太陽光発電装置。
【請求項２】
前記所定の間隔が、使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度において、隣り合う前記集光レンズの、前記基材と反対側に位置する面同士が接触しない間隔であることを特徴とする請求項１に記載の集光型太陽光発電装置。
【請求項３】
前記所定の間隔が、１０μｍ〜１００００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の集光型太陽光発電装置。
【請求項４】
基材と、前記基材の一方の表面に所定の間隔で配置された複数個の集光レンズとを有することを特徴とする集光レンズ部材。
【請求項５】
前記所定の間隔が、使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度において、隣り合う前記集光レンズの、前記基材と反対側に位置する面同士が接触しない間隔であることを特徴とする請求項４に記載の集光レンズ部材。
【請求項６】
前記所定の間隔が、１０μｍ〜１００００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の集光レンズ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度変化に伴う集光レンズの変形および位置ずれを防ぎ、集光性能および光電変換効率の低下を防止することが可能な集光型太陽光発電装置および集光レンズ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の増加が原因とされる地球温暖化等の環境問題が深刻となり、世界的にその対策が進められている。中でも現行の火力発電等に代わり、環境に対する負荷が小さくクリーンなエネルギー源として、太陽光エネルギーを利用した太陽光発電が注目されており、光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能、すなわち、光電変換効率の高い太陽光発電装置の開発が進められている。
【０００３】
太陽光発電装置は、太陽光をそのまま太陽電池に照射する「非集光型」と、集光レンズ部材を用いて集光された太陽光を太陽電池に照射する「集光型」に大別される。ここで、太陽光発電装置においては、太陽電池は高い光電変換効率を有するが高価であるため、太陽電池の使用量を抑えて発電コストを低減することが重要となる。そのため、電力を安価で効率よく製造できるという点で、「集光型」が好適とされている。例えば、特許文献１では、集光レンズ部材として、隙間無く配列されたフレネルレンズの群を有する集光型太陽光発電装置の一例が開示されている。
【０００４】
ここで、一般的な集光型太陽光発電装置について説明する。図７は、一般的な集光型太陽光発電装置の一例を示す概略斜視図であり、図８は、図７のＣ−Ｃ線断面図である。図７および図８で例示されるように、集光型太陽光発電装置１００は、基材１１２上にフレネルレンズ等の集光レンズ１１１を有する集光レンズ部材１０１と、太陽電池１０３とを有する。なお、便宜上、図７において太陽電池の図示は省略する。
また、図７で例示されるように、集光レンズ部材１０１は、集光量を高めるために複数個の集光レンズ１１１が隙間無く配置される。
【０００５】
図９は、集光型太陽光発電装置における集光機能について説明した説明図である。図９で例示されるように、集光レンズ１１１に対して垂直に入射された太陽光Ｘは、当該集光レンズ１１１により集光されて焦点Ｆを結ぶ。太陽電池１０３は、その集光レンズ側の表面（以下、受光面と称する。）が当該焦点Ｆ上に位置する様に配置されており、集光された光が太陽電池１０３に照射されることにより、光エネルギーが電気エネルギーに変換されて発電する。このとき、太陽光が照射される箇所に太陽電池が配置されていれば足りるため、太陽電池の使用面積を小さくすることができ、また、集光レンズにより光が集光されることにより太陽電池での受光量を多くすることができるため、光電変換効率が増加し、大きな電力を生み出すことが可能となる。
【０００６】
この様な集光型太陽光発電装置は、高い光電変換効率を発揮するために、日中の太陽光を安定して集光することが求められる。しかし、集光型太陽光発電装置は、主に屋外で使用されるため、屋外の使用環境下において時間毎や季節毎の温度差が大きい場合、その温度変化に伴い集光レンズが膨張および収縮を生じるという問題がある。
中でも、集光レンズの表面のうち、基材表面と接していない面側に行くほど、厚さ方向および幅方向への膨張収縮が生じやすく、形状変化率が大きくなる。これは、集光レンズの材料が基材材料よりも線膨張率が大きいため、基材と接する面では上記基材により応力がかかることで集光レンズの変形が多少抑制されるのに対し、基材表面と接しない面では集光レンズの変形を抑制する力がかからないからである。
集光型太陽光発電装置の使用環境下において温度が高温になるほど、集光レンズの熱膨張率は大きくなり、熱膨張により内部にかかる応力も大きくなる。このため、隙間なく配置される集光レンズにおいて、一方の集光レンズにより生じた応力は、接触する他方の集光レンズにも及ぶこととなり、当該応力を受けた他方の集光レンズは、元の配置位置から大幅にずれることとなる。また、同時に、当該集光レンズの焦点位置も太陽電池の受光面からずれてしまう。
その結果、１日および年間を通じた太陽電池の受光量に変化が生じると共に、光電変換効率の増減が起こり、集光型太陽光発電装置としての発電量が不安定になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２７６８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、温度変化に伴う集光レンズの変形および位置ずれを防ぎ、集光性能および光電変換効率の低下を防止することが可能な集光型太陽光発電装置および集光レンズ部材を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、太陽電池と、上記太陽電池の受光面側に配置される集光レンズ部材と、を少なくとも有する集光型太陽光発電装置であって、上記集光レンズ部材が、基材と、上記基材の一方の表面に所定の間隔で配置された複数個の集光レンズとを有することを特徴とする集光型太陽光発電装置を提供する。
【００１０】
本発明によれば、基材上に集光レンズが所定の間隔で配置された集光レンズ部材を備えることにより、温度変化に伴い各々の集光レンズが膨張等を起こす場合であっても、形状変化により生じる応力が隣り合う他の集光レンズに作用するのを阻止でき、集光レンズの配置位置のずれを抑えることができる。
これにより、当該集光レンズの焦点位置と太陽電池の受光面との位置ずれも抑えることができるため、使用環境における温度変化に因らず、一定の集光量を確保することができ、光電変換効率が高く、安定した発電量を得ることが可能な集光型太陽光発電装置とすることができる。
【００１１】
上記発明においては、上記所定の間隔が、使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度において、隣り合う上記集光レンズの、上記基材と反対側に位置する面同士が接触しない間隔であることが好ましい。本発明の集光型太陽光発電装置の使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度において、隣り合う集光レンズのうち、形状変化の特に大きい部分、すなわち、基材と接する面と反対側に位置する集光レンズの面同士が接触しない間隔とすることにより、温度変化に伴う集光レンズの配置位置のずれ、および当該集光レンズの焦点位置と太陽電池の受光面との位置ずれを最小限に抑えることができ、安定した発電量を得ることが可能となるからである。
【００１２】
上記発明においては、上記所定の間隔が、１０μｍ〜１００００μｍの範囲内であることが好ましい。本発明の集光型太陽光発電装置において、上記集光レンズの配置間隔を上記範囲内とする集光レンズ部材を有することにより、温度変化に伴う集光レンズの配置位置のずれ、および当該集光レンズの焦点位置と太陽電池の受光面との位置ずれを最小限に抑えることができ、安定した発電量を得ることが可能となるからである。
【００１３】
また、本発明は、基材と、上記基材の一方の表面に所定の間隔で配置された複数個の集光レンズとを有することを特徴とする集光レンズ部材を提供する。
【００１４】
本発明によれば、集光レンズを所定の間隔を設けて配置した集光レンズ部材とすることにより、温度変化に伴い各々の集光レンズが膨張等を起こす場合であっても、当該集光レンズの形状変化により生じる応力が、隣り合う他の集光レンズに作用することを阻止することができ、集光レンズの配置位置のずれを抑えることができる。これにより、本発明の集光レンズ部材は、使用環境における温度変化に因らず安定した集光量を確保することが可能となる。
【００１５】
上記発明においては、上記所定の間隔が、使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度において、隣り合う上記集光レンズの、上記基材と反対側に位置する面同士が接触しない間隔であることが好ましい。集光レンズ部材の使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度において、隣り合う集光レンズのうち、形状変化の特に大きい部分、すなわち、基材と接する面と反対側に位置する集光レンズの面同士が接触しない間隔とすることにより、温度変化に伴う集光レンズの配置位置のずれを最小限に抑えることができるからである。
【００１６】
上記発明においては、上記所定の間隔が、１０μｍ〜１００００μｍの範囲内であることが好ましい。集光レンズの配置間隔を上記範囲内とすることにより、温度変化に伴う集光レンズの配置位置のずれを最小限に抑えることができるからである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、集光レンズを所定の間隔で配置させることにより、温度変化に伴う集光レンズの変形および位置ずれを防ぎ、集光性能の低下を防止することができ、集光型太陽光発電装置の発電量を安定して確保できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の集光型太陽光発電装置の一例を示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】温度変化による集光レンズの変形と集光レンズの配置ずれの発生とを説明するための説明図である。
【図４】本発明の集光レンズ部材の一例を示す概略平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の集光レンズ部材の製造方法の一例を示す工程図である。
【図７】一般的な集光型太陽光発電装置の一例を示す概略斜視図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】集光型太陽光発電装置における集光機能について説明した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の集光型太陽光発電装置および集光レンズ部材について説明する。なお、以下の説明において、「集光レンズ」を「レンズ」と略する場合がある。
【００２０】
Ａ．集光型太陽光発電装置
まず、本発明の集光型太陽光発電装置について説明する。本発明の集光型太陽光発電装置は、太陽電池と、上記太陽電池の受光面側に配置される集光レンズ部材と、を少なくとも有する集光型太陽光発電装置であって、上記集光レンズ部材が、基材と、上記基材の一方の表面に所定の間隔で配置された複数個の集光レンズとを有することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の集光型太陽光発電装置について、図を例示して説明する。図１は、本発明の集光型太陽光発電装置の一例を示す概略平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１および図２で例示されるように、本発明の集光型太陽光発電装置１０は、底部フレーム部６により固定された太陽電池２と、太陽電池２の受光面側となる上部にスタンド３を介して配置された複数個の集光レンズ部材１とを有するものであり、支柱４および台座５により地面等に固定されている。なお、便宜上、図１では太陽電池２、スタンド３、支柱４、台座５、および底部フレーム部６の図示は省略するものとする。
集光レンズ部材１は、図１で例示されるように、複数個の集光レンズ１１が所定の間隔Ｗを取りながら基材１２上に配置されるものである。
また、図２で例示されるように、集光型太陽光発電装置１０においては、１個の太陽電池２の受光面上に１個の集光レンズ１１の焦点Ｆが位置する様に配置されている。
【００２２】
本発明の集光型太陽光発電装置は、基材上に集光レンズが所定の間隔で配置されることを特徴とするものである。以下、その理由について説明する。
【００２３】
上述したように、従来の集光型太陽光発電装置では、集光レンズ部材の単位あたりの集光量を多くするため、集光レンズを隙間なく配置して集光面積を大きくしたものが使用されており、各集光レンズの焦点位置に太陽電池を配置させることにより、受光量を増加させて光電変換効率を向上させている。また、集光レンズの材料としては、コスト低減等の観点からシリコン等の使用が主流とされている。
【００２４】
しかし、このような集光型太陽光発電装置では、使用環境における温度変化により、集光レンズが熱膨張および収縮を生じる際、中でも集光レンズが膨張する際に、当該集光レンズ配置位置が元の位置からずれ、レンズの焦点が太陽電池の受光面上から外れるという問題がある。
図３は、温度変化による集光レンズの変形と集光レンズの配置ずれの発生とを説明するための説明図である。図３（ａ）は従来の集光型太陽光発電装置における集光レンズ部材の一部、図３（ｂ）は本発明の集光型太陽光発電装置における集光レンズ部材の一部を例示したものである。また、Ｔ０は集光レンズの設計温度、Ｔｍａｘは、集光型太陽光発電装置の使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度（以下、「最高温度」と略する場合がある。）を示すものである。なお、図３中のＸは太陽光を表わす。
図３（ａ）で例示されるように、従来の集光型太陽光発電装置における集光レンズ部材１０１では、所定の設計温度Ｔ０で形成された集光レンズ１１１ａおよび１１１ｂ（以下、まとめて「集光レンズ１１１」と称する場合がある。）が、各々太陽電池１０３上に焦点Ｆ０を有するように基材１１２上に隙間なく配置されている。
このような集光レンズ部材１０１を備える集光型太陽光発電装置を実地で使用すると、集光レンズ１１１は使用環境における温度変化に伴い熱膨張等の変形を生じ、最高温度Ｔｍａｘに達するときに最も膨張した形状となる。集光レンズ１１１ａおよび１１１ｂは、熱膨張により内部で応力Ｓ（ａ）およびＳ（ｂ）を生じることとなるが、当該応力は、集光レンズ１１１ａおよび１１１ｂの接触部分において相互に波及し合うため、当該応力Ｓ（ａ）およびＳ（ｂ）を受けた集光レンズ１１１ｂおよび１１１ａは、設計時の配置位置からずれが生じてしまう。
集光レンズ１１１の配置ずれが生じると、レンズの焦点位置についても設計時からズレが生じることとなる。中でも、最高温度Ｔｍａｘにおける当該レンズの焦点Ｆ´は、設計時、つまり集光レンズ１１１の変形前の焦点Ｆ０から大幅にずれ、焦点Ｆ´は太陽電池１０３の受光面上から外れることとなり、太陽電池１０３は十分な量の太陽光を受光することができなくなる。
このため、使用温度により太陽電池の受光量が変化し、光電変換効率の増減が起き、その結果、集光型太陽光発電装置としての発電量が不安定になるという問題がある。
【００２５】
集光レンズの変形による配置ずれおよびレンズ焦点のずれは、集光レンズ部材の端部に近い位置に配置される集光レンズほど、そのずれ幅が大きくなる傾向を有する。このため、集光レンズ部材の中心部と端部とで集光量に差が生じてしまい、結果として集光レンズ部材全体としての集光量の増加が図れない場合がある。
また、シリコンのように熱線膨張係数の大きい材料を集光レンズに用いる場合、温度変化に伴うレンズの変形や焦点位置のずれ幅がさらに大きくなるため、発電量の安定化を図ることが困難となる場合がある。
さらに、隙間無く集光レンズが配置される従来の集光型太陽光発電装置では、集光レンズの一部に亀裂等が生じると他のレンズにも波及するものと推量される。破損した集光レンズは集光性能が低下するため、集光レンズ部材としての集光量も減少し、その結果、集光型太陽光発電装置の発電量の低下を招くといった問題もある。
【００２６】
これに対し、本発明においては、図３（ｂ）で例示されるように、集光レンズ１１ａおよび１１ｂ（以下、まとめて、「集光レンズ１１」と称する。）を、所定の間隔Ｗで配置することにより、上記問題を解決するに至った。
すなわち、集光レンズ１１は、基材１２上に予め所定の間隔Ｗを有して配置されているため、使用温度が大きく変化し、最高温度Ｔｍａｘにおいて集光レンズ１１が最も膨張する場合であっても、隣り合う集光レンズ１１同士の接触を防ぐことができる。つまり、集光レンズ１１ａおよび１１ｂの膨張の際に生じる応力Ｓ（ａ）およびＳ（ｂ）が、相互に作用することを阻止できるため、集光レンズ１１の設計時の配置位置からのずれを抑えることが可能となる。
これにより、最高温度Ｔｍａｘにおけるレンズの焦点Ｆ´と設計時のレンズの焦点Ｆ０との位置ずれも抑えられ、上記焦点Ｆ´は太陽電池２の受光面上に位置することとなる。つまり、使用環境における温度変化に伴い、集光レンズの寸法形状が変化する場合であっても、太陽電池は一定の集光量が確保され、その結果、高い光電変換効率を維持することができ、安定した発電量を得ることが可能な集光型太陽光発電装置とすることができる。
【００２７】
また、集光レンズを所定の間隔で配置することにより、集光レンズ部材の端部に近い位置に配置される集光レンズであっても、配置位置およびレンズの焦点位置のずれ幅は、中心部に位置する集光レンズと同様に最小限に抑えることができ、当該集光レンズ部材の全面において、均一の集光量を確保することが可能となるため、総集光量の増加を図ることが可能となる。
さらに、一部の集光レンズに亀裂等が生じて破損した場合であっても、破損した集光レンズと隣り合う集光レンズとは所定の間隔を有して配置されるため、当該間隔により他の集光レンズへの波及を阻止することができる。
これにより、破損による集光レンズ部材全体の集光量の大幅な低下を防止できるため、本発明の集光型太陽光発電装置は、長期間にわたり発電量を維持することができ、高い耐久性を有することが可能となる。
【００２８】
熱膨張による集光レンズの寸法変化の程度は、集光レンズの設計時の厚さ等によっても異なるが、通常、集光レンズのうち、基材と接していない面側に向かうほど、厚さ方向および幅方向への寸法変化が大きくなる。そのため、隣り合う集光レンズは端部（図３におけるＣの部位）において最初に接触が起こり、上記端部Ｃ同士の接触により応力が波及し、それに伴い集光レンズの位置ずれを生じることとなる。
上述の傾向から、本発明においては、上記所定の間隔を、使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度において、隣り合う上記集光レンズの、上記基材と反対側に位置する面同士が接触しない間隔とすることが好ましい。
【００２９】
ここで、「使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度」とは、一般的に集光型太陽光発電装置が使用される環境において想定される温度範囲、すなわち、集光型太陽光発電装置を実地に設置した状態で集光レンズが達する温度を実測し、その温度範囲での最高温度をいう。使用温度範囲としては、具体的には、−２０℃から７０℃の範囲内とされる。
【００３０】
また、「隣り合う上記集光レンズの、上記基材と反対側に位置する面同士が接触しない間隔」とは、使用温度範囲での最高温度において、通常、集光レンズは最も膨張した形状となっていることから、基材と接する面と反対側の面の端部において、膨張等により一方のレンズに生じた応力が他方のレンズに及ばない配置間隔をいう。
当該間隔は、集光レンズを設計する際の設計温度と、使用温度範囲での最高温度との温度差を算出し、集光レンズの使用材料の線膨張係数から当該温度差により集光レンズの寸法が変化する割合を算出して、寸法変化率およびそのときの集光レンズの厚さから規定されるものである。
なお、「集光レンズの設計温度」とは、本発明における集光レンズの厚さ方向の側面が、当該レンズの基材と接する面に対して垂直となるように設計される温度である。当該設計温度は、集光レンズの単位当たりのサイズ、配置する際のピッチ幅等に応じて適宜設定されるものであるが、例えば、２０℃〜４０℃の範囲内とされる。
【００３１】
本発明における集光レンズの配置間隔として、具体的には、１０μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、中でも２０μｍ〜５００μｍの範囲内が好ましく、特に５０μｍ〜２５０μｍの範囲内が好ましい。
集光レンズの配置間隔が上記範囲よりも大きいと、集光レンズ部材１個当たりに配置される集光レンズの個数が減少する。つまり、集光レンズ部材１個当たりの集光量が低下するため、太陽電池の受光量および光電変換効率も低下し、十分な発電量が得られない場合がある。一方、配置間隔が上記範囲よりも小さいと、集光レンズが膨張等により変形した際に、隣り合う集光レンズが接触して力を及ぼし合うことにより、配置位置にずれが生じ、各集光レンズの焦点が太陽電池の受光面からずれる場合がある。また、集光レンズ部材の端部に近付く程、位置ずれの程度が大きくなるため、集光レンズの配置位置によって集光量に差が生じる場合がある。
【００３２】
本発明の集光型太陽光発電装置は、集光レンズ部材、太陽電池を少なくとも有するものである。以下、各構成について説明する。
【００３３】
１．集光レンズ部材
本発明における集光レンズ部材は、上記太陽電池の受光面側に配置され、基材と、上記基材の一方の表面に所定の間隔で配置された複数個の集光レンズとを有するものである。
以下、本発明における集光レンズ部材について、集光レンズと基材とに分けて説明する。
【００３４】
（１）集光レンズ
本発明における集光レンズとしては、太陽光をより多く集光できるものであればよく、従来より集光レンズとして用いられているものから適宜選択することができる。集光レンズとしては、平凸レンズ、フレネルレンズ、カセグレン型レンズ等が挙げられるが、中でも、薄膜で高い集光性能を有するという点から、本発明における集光レンズが、フレネルレンズであることが好ましい。
なお、フレネルレンズとは、図１および図２で例示されるように、通常のレンズを同心円状の領域に分割し厚みを減らしたレンズをいい、その表面がのこぎり状の凹凸断面を有するものである。
【００３５】
集光レンズの材料としては、所望のレンズ形状を形成できるものであれば特に限定されるものではないが、使用する環境温度下において膨張または収縮が生じにくいものが好ましく、中でも線膨張係数が１×１０−3／℃以下の樹脂材料が好ましく、特に線膨張係数が５×１０−４／℃以下の樹脂材料が好ましい。当該線膨張係数を所定の数値以下とすることにより、温度変化による膨張および収縮が起こりにくく、レンズの形状変化の程度を抑えることができる。これにより、隣り合う集光レンズの配置間隔を小さく設定することができ、基材上により多くの集光レンズが配置可能となるため、集光レンズ部材１つ当たりの集光性能を向上させることが可能となる。なお、上記熱線膨張係数は、熱機械分析装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製  ＴＭＡ／ＳＳ６１００）を用いて引張モードにて測定される値である。
【００３６】
上述の線膨張係数を有する樹脂材料としては、電離放射線硬化性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよいが、中でも電離放射線硬化性樹脂が好ましい。上記電離放射線硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、可視光線硬化性樹脂、近赤外線硬化性樹脂等が挙げられるが、本発明においては、中でも紫外線硬化性樹脂および電子線硬化性樹脂を用いることが好ましく、具体的には、アクリル系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、無機有機ハイブリッド系樹脂等が挙げられる。中でもウレタンアクリレート系樹脂が、硬化性に優れ、硬度の観点で有利である。
【００３７】
集光レンズの樹脂材料は、光重合開始剤を含んでいてもよい。上記光重合開始剤としては、使用する集光レンズの樹脂材料に応じて適宜選択されるものであるが、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、チオキサントン等が挙げられる。
また、集光レンズの樹脂材料は、光増感剤としてｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−ｎ−ブチルホソフィン等を含んでいても良い。
【００３８】
また、集光レンズの材料として、上述の樹脂材料の他に、耐候性を向上させるために酸化防止剤を含有させてもよい。酸化防止剤としては、特に限定されるものではないが、フェノール系、アミン系、キノン系、有機硫黄系、リン酸エステル系等の酸化防止剤が挙げられる。なお、上記酸化防止剤は、集光レンズの材料の全固形分１００重量％に対し、１重量％程度の量を添加することにより、集光レンズの耐候性を向上させることができる。
【００３９】
また、集光レンズは、上述の材料の他に、必要に応じて他の材料を有していてもよい。例えば、光開始剤、架橋剤、光安定剤、拡散剤、ガラスビーズ、蛍光体等が挙げられる。
【００４０】
上記集光レンズの表面形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、集光レンズがフレネルレンズである場合、レンズ表面の凹凸形状等については、太陽光の集光に適した形状となるように適宜設定することができる。
また、上記集光レンズの平面視上から見た形状としては、特に限定されないが、例えば、四角形、五角形、六角形等の多角形等が挙げられる。
さらに、上記集光レンズは、通常、光源側に平坦面を有し、太陽電池側に当該レンズの凹凸面を有するものであるが、光源側の表面が半ドーム型やドーム型等の曲面形状であってもよく、光源側に当該レンズの凹凸面を有するものであってもよい。
【００４１】
集光レンズ１つ当たりの大きさについては、集光できる大きさであれば特に限定されるものではなく、例えば５ｃｍ四方程度の大きさとすることができる。
【００４２】
集光レンズの厚さとしては、集光レンズの製造の際の設計温度や、集光レンズを配置する際のピッチ幅等によって適宜設定される。例えば、集光レンズの設計温度と、当該集光レンズを備える集光型太陽光発電装置の使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度との温度差、および当該集光レンズに使用される材料の線膨張係数から、集光レンズの厚さ方向および幅方向の寸法変化率を算出し、膨張時におけるレンズの焦点距離等を考慮して集光レンズの厚さを規定することが好ましい。
具体的な集光レンズの厚さとしては、例えば、１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０μｍ〜２００μｍの範囲内であることが好ましい。集光レンズの厚さが上記範囲よりも大きいと、温度変化に伴う熱膨張収縮の影響を受け易い場合があり、一方、上記範囲よりも小さいと、成形性に劣り集光レンズを所望の形状に成形することが困難になる場合がある。
なお、集光レンズの厚さとは、基材と接する面から、集光レンズにおける凹凸面のうち、最頂点までの高さをいう。
【００４３】
集光レンズの可視光領域における透過率（可視光線透過率）としては、８０％以上であることが好ましく、中でも９０％以上であることが好ましい。集光レンズの可視光線透過率が上記範囲よりも小さいと、太陽光の集光量が低下するため、太陽電池における受光量も減少し、その結果、発電量が低下するからである。なお、可視光線透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１により測定される値である。
【００４４】
（２）基材
本発明における基材としては、透明性を有し、複数の集光レンズを配置することが可能な強度を有するものであればよい。このような基材としては、ガラス基材、アクリル系樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の樹脂基材等を用いることができる。中でも本発明においては、ガラス基材が好ましい。ガラス基材は他の基材材料に比べて、光の透過率および表面硬度が高いことに加え、線膨張係数が小さく、温度変化による影響を受け難いからである。
上記基材は単層のものであってもよく、積層されたものであってもよい。
【００４５】
また、上記基材が樹脂基材である場合は、耐候性を向上させるために紫外線吸収剤を含有させてもよい。紫外線吸収剤としては、無機系、有機系のいずれでもよい。無機系の紫外線吸収剤としては、例えば酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、有機系の紫外線吸収剤としては、例えばベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾフェノン系、サリチレート系、アクリロニトリル系等を用いることができ、中でもトリアジン系が好ましい。紫外線吸収能が高く、紫外線等の高エネルギーに対しても劣化しにくいからである。
【００４６】
上記基材の可視光領域における透過率（可視光線透過率）としては、８０％以上であることが好ましく、中でも９０％以上であることが好ましい。基材の可視光線透過率が上記範囲よりも小さいと、集光レンズ部材における太陽光の集光量が低下するため、太陽電池における受光量も減少し、その結果、発電量が低下するからである。なお、上記透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１により測定される値である。
【００４７】
上記基材の厚さとしては、特に限定することはなく、求められる強度等に応じて適宜設計可能であるが、例えば３ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。
また、基材の形状としては、特に限定することはないが、複数個の集光レンズを所定の間隔で配置できる大きさを有し、効率的に太陽光を集光することが可能な形状であればよい。
【００４８】
上記基材は、受光側の表面にハードコート層を有していても良い。ハードコート層により、外部からの衝撃からによる集光レンズ部材の傷付き、割れ等を防止することができる。上記ハードコート層の材料としては、一般的に使用されるハードコート層の材料を用いることができる。例えば、表面に反応性官能基を有する反応性異形シリカ微粒子と、反応性官能基を有するバインダー成分とを含んだハードコート層用硬化性樹脂組成物等が挙げられる。
【００４９】
ハードコート層の厚さについては特に限定されないが、例えば５μｍ〜２０μｍ程度とすることが好ましい。
【００５０】
また、集光レンズと接する側の表面にプライマー層を有していても良い。プライマー層により当該基材と集光レンズとの密着性を向上することができる。上記プライマー層の材料としては、一般的に使用されるプライマー層の材料を用いることができ、例えば、エポキシアクリレート樹脂組成物、ウレタンアクリレート樹脂組成物等を挙げることができる。上記プライマー層は、密着性を向上させるためにシランカップリング剤を含んでもよい。
【００５１】
プライマー層の厚さについては特に限定されないが、例えば０．１μｍ〜１０μｍ程度とすることが好ましい。
【００５２】
（３）集光レンズ部材
本発明における集光レンズ部材では、集光レンズと基材との線膨張係数の差が小さいことが好ましい。使用環境下における温度変化に伴い、集光レンズ部材と基材とがそれぞれ膨張および収縮が生じる際に、それぞれの部材の寸法変化率に差が生じることとなる。そのため、集光レンズを所定の間隔で配置する場合であっても、基材の形状変化に伴い集光レンズの配置位置がずれる等の不具合が生じる場合があるからである。
集光レンズと基材との線膨張係数の絶対値の差としては、１×１０−５／℃〜３０×１０−５／℃の範囲内であることが好ましく、中でも１×１０−５／℃〜１０×１０−５／℃の範囲内であることが好ましい。
【００５３】
本発明における集光レンズ部材は、上述したように複数の集光レンズが所定の間隔で配置されたものであるが、２つの集光レンズ間に位置する基材上には、集光レンズの樹脂材料から成る層（介在層）を有していても良い。なお、上記介在層は、隣り合う２つの集光レンズ間を連結させるものである。
集光レンズ間に位置する基材上の介在層の厚さとしては、熱により介在層が膨張および収縮を生じても集光レンズへ影響しない程度の大きさであることが好ましく、例えば、１００μｍ以下であることが好ましい。
介在層の厚みが上記範囲を超えると、温度変化により当該介在層において生じる膨張および収縮による応力が大きくなり、連結する集光レンズに当該応力が作用することにより、集光レンズの配置にずれが生じる場合がある。
【００５４】
本発明における集光レンズ部材は、上述した集光レンズおよび基材を有するものであれば特に限定されず、必要な構成を適宜選択して追加することができる。例えば、本発明における集光レンズ部材は、集光レンズおよび基材を固定させるためのフレーム部を有していても良い。
フレーム部の大きさについては特に限定されることはなく、集光レンズ部材の大きさに応じて適宜設計可能である。
フレーム部の高さについては、集光レンズよりも高く設計することが好ましく、例えば１μｍ〜１ｃｍ程度高く設計することが好ましい。本発明の集光レンズ部材を平置きして搬送する場合などにおいて、集光レンズが傷つくことを防止することができる。なお、フレーム部の高さは、基材の表面からの高さをいう。
【００５５】
フレーム部の材質についても特に限定されることはなく、例えば、フレーム部を形成すべき場所に熱硬化性樹脂や電離放射線硬化性樹脂を塗布し、硬化することによって形成してもよい。より具体的には、集光レンズが形成されている面全体に電離放射線硬化性樹脂を塗布し、マスクを用いてフレーム部を形成したい部分のみを露光することで電離放射線硬化性樹脂を硬化せしめ、その後現像することでフレーム部を形成することができる。
また、別の方法として、集光レンズが形成されている面において、フレーム部を形成したい部分のみにスクリーン印刷法によって電離放射線硬化性樹脂を塗布し、その後、露光することで当該電離放射線硬化性樹脂を硬化せしめることによりフレーム部を形成することもできる。
【００５６】
フレーム部は、透明であってもよく、何らかの方法により着色されていてもよい。また、フレーム部の線熱膨張係数は、集光レンズの線膨張係数と集光レンズ部材が設置される部分の材料の線膨張係数との間の数値範囲であることが好ましい。温度変化によりフレーム部内部に生じる応力によって太陽光が集光される箇所が変動することを抑制できるからである。
【００５７】
本発明における集光レンズ部材は、上述の部位の他に、例えば、反射防止層、密着補助層等を有していても良い。
【００５８】
集光レンズ部材において、基材１枚当たりの集光レンズの個数としては、特に限定されるものではなく、本発明の集光型太陽光発電装置の形状等に応じて適宜、任意の個数を設定することができる。
なお、集光レンズ部材における集光レンズのピッチ幅については、所望の集光量が得られれば良く、配置間隔等に応じて適宜設定されるものである。
【００５９】
２．太陽電池
本発明における太陽電池は、受光面側に集光レンズ部材が配置されるものである。具体的には、太陽電池は、集光レンズが焦点を結ぶ位置に配置されるものである。
【００６０】
上記太陽電池とは、特に限定されるものではなく、従来公知のものを用いることができる。具体的には、単結晶または多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池、有機系の光電変換層を備えた有機半導体太陽電池等を用いることができる。さらには、上述の太陽電池を複数接合させた多接合型太陽電池を用いることもできる。中でも多接合型太陽電池は高い変換効率が得られる点で好ましい。
【００６１】
３．集光型太陽光発電装置
本発明の集光型太陽光発電装置において、集光レンズ部材および太陽電池の配置間隔は、集光レンズの焦点距離に応じて適宜設定されるものである。
【００６２】
上記集光型太陽光発電装置は、上述した集光レンズ部材および太陽電池を少なくとも有するものであり、他の部材を有していてもよい。
例えば、複数の集光レンズ部材を固定するためのスタンド部、複数の太陽電池を固定するための底部フレーム部、上記底部フレーム部を支える支柱、上記支柱を固定する台座を有することにより、集光型太陽光発電装置を所望の位置に設置することができる。
また、その他の部材として、太陽と正対するように、太陽の動きに併せて追尾駆動させるためのシステム等を有していても良い。
【００６３】
４．集光型太陽光発電装置の製造方法
本発明の集光型太陽光発電装置の製造方法としては、太陽電池と平面視上重なるように集光レンズ部材を配置することができ、集光レンズの焦点が太陽電池の受光面上に位置することが可能な方法であれば特に限定されない。
例えば、予め基材上に複数個の集光レンズを所定の間隔で配置した集光レンズ部材をフレーム部により固定させ、集光レンズの配置に合わせて太陽電池も底部フレーム部に配置させる。フレーム部と底部フレーム部とをスタンド部を介して平面視上重なるように配置させ、１つの太陽電池における受光面上に１つの集光レンズの焦点が位置する様にスタンド部の高さを調節した後、支柱を介して台座に固定する方法により、集光型太陽光発電装置を製造することができる。
なお、集光レンズ部材の製造方法については、後述する「Ｂ．集光レンズ部材」の項で説明するため、ここでの説明は省略する。
【００６４】
Ｂ．集光レンズ部材
次に、本発明の集光レンズ部材について説明する。本発明の集光レンズ部材は、基材と、上記基材の一方の表面に所定の間隔で配置された複数個の集光レンズを有することを特徴とするものである。
【００６５】
本発明の集光レンズ部材について、図を例示して説明する。図４は本発明の集光レンズ部材の一例を示す概略平面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
図４および図５で例示されるように、本発明の集光レンズ部材１は、基材１２上に、複数個の集光レンズ１１が所定の間隔Ｗを取りながら配置されるものである。
【００６６】
中でも、上記間隔Ｗは、集光レンズ部材１の使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度において、隣り合う集光レンズ（図４における１１ａおよび１１ｂ）の表面のうち、基材１２と接する面の反対側に位置する面同士が接触しない間隔であることが好ましい。また、間隔Ｗの具体的な値としては１０μｍ〜１００００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００６７】
本発明によれば、集光レンズを所定の間隔を設けて配置した集光レンズ部材とすることにより、温度変化に伴い各々の集光レンズが膨張等を起こして接触する場合であっても、当該集光レンズの形状変化により生じる応力が、隣り合う他の集光レンズに作用するのを阻止することができ、集光レンズの配置位置のずれを抑えることができる。これにより、本発明の集光レンズ部材は、使用環境における温度変化に因らず、安定した集光量を確保することが可能となる。
【００６８】
本発明の集光レンズ部材は、集光レンズおよび基材を少なくとも有するものである。
以下、本発明の集光レンズ部材の各部位について説明する。
【００６９】
１．集光レンズ
本発明における集光レンズは、複数個が、上記基材の一方の表面に所定の間隔で配置されたものである。
中でも、当該間隔を、集光レンズ部材の使用環境により決定される使用温度範囲での最高温度において、隣り合う上記集光レンズのうち、形状変化率の特に大きい部分同士、すなわち、基材と接する面の反対側に位置する面同士が接触しない間隔とすることが好ましい。集光レンズの配置位置のずれを最小限に抑えることができるからである。具体的には、当該間隔を１０μｍ〜１００００μｍの範囲内とすることにより、上述の効果をより発揮することが可能となる。
本発明における集光レンズについては、上述した「Ａ．集光型太陽光発電装置」の項で説明したものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００７０】
２．基材
本発明における基材については、上述した「Ａ．集光型太陽光発電装置」の項で説明したものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００７１】
３．集光レンズ部材
本発明の集光レンズ部材は、基材上に上述した複数個の集光レンズを有するものであれば特に限定されず、必要な他の部材を適宜選択して追加することができる。本発明の集光レンズ部材における他の部材としては、上述した「Ａ．集光型太陽光発電装置」の項で説明したものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００７２】
４．集光レンズ部材の製造方法
本発明の集光レンズ部材の製造方法としては、基材上に集光レンズを所定の間隔で精度よく配置できる方法であれば特に限定されない。
例えば、目的とする集光レンズの転写形状であるマスター原版を形成する一面付けマスター原版形成工程、上記一面付けマスター原版を用いて、一面付けレプリカ原版を複数枚形成する一面付けレプリカ原版形成工程、複数枚の一面付けレプリカ原版を所定の間隔を設けて土台上に配置し、１枚の多面付けマスター原版を形成するタイリング工程、上記多面付けマスター原版を用いて集光レンズ原版を形成する集光レンズ原版形成工程、および、上記集光レンズ原版を用いて、複数の集光レンズが基材上に所定の間隔で配置された集光レンズ部材を一括形成する集光レンズ部材形成工程を有する方法を用いることができる。
上述した方法により、基材上に集光レンズが所定の間隔で配置された本発明の集光レンズ部材を一括で形成することができ、製造を容易にすることができる。
【００７３】
図６は、上述した本発明の集光レンズ部材の製造方法の一例を示す工程図であり、集光レンズとしてフレネルレンズを有する場合を例示したものである。
まず、図６（ａ）で示されるように、金属基板２１の表面にバイト２２を用いて切削し、目的とする集光レンズ（フレネルレンズ）の反転形状である一面付けマスター原版２０を形成する（一面付けマスター原版形成工程）。
次に、図６（ｂ）で示されるように、一面付けマスター原版２０に、樹脂材料３１を塗布し、硬化させて一面付けレプリカ原版３０を複数枚作成する（一面付けレプリカ原版形成工程）。
続いて、図６（ｃ）で示されるように、得られた複数枚の一面付けレプリカ原版３０を所定の間隔Ｗを設けながら土台４１上にタイリングし、１枚の多面付けマスター原版４０を作成する（タイリング工程）。
その後、図６（ｄ）で示されるように、多面付けマスター原版４０の表面に電鋳処理５１を行い、集光レンズ原版５０を作成し、最後に、図６（ｅ）で示されるように、基材１２上に塗布した集光レンズ形成用の樹脂材料（以下、レンズ形成用材料とする場合がある。）からなる樹脂材料層６１に集光レンズ原版５０の転写面を押し当て、当該樹脂材料層６１を光硬化させることにより、複数個の集光レンズ１１が所定の間隔Ｗを空けて基材１２上に配置された集光レンズ部材１を得ることができる。なお、図６（ｄ）を集光レンズ原版形成工程、図６（ｅ）を集光レンズ部材形成工程とする。
【００７４】
以下、各工程について説明する。
【００７５】
（１）一面付けマスター原版形成工程
マスター原版形成工程は、集光レンズの転写形状であるマスター原版を形成する工程である。なお、本工程で形成されるマスター原版は、集光レンズが一面付け態様のものである。
【００７６】
一面付けマスター原版に使用される材料としては、切削時にバイトの破損を生じない程度の硬度を有する金属が好ましく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等が挙げられる。
【００７７】
一面付けマスター原版の形成方法としては、特に限定されないが、通常、旋盤切削法により金属板の表面を削り、所望のパターンを形成することが好ましい。具体的には、正面旋盤に金属板を取り付けて回転させ、バイトを金属板に押し当てて行なわれる。このとき、バイトの先端角度を、目的とする集光レンズの凸部の先端角と同角度とし、金属板の表面に凹凸パターンを形成することで、目的とする集光レンズの反転形状を形成することができる。
【００７８】
（２）一面付けレプリカ原版形成工程
一面付けレプリカ原版形成工程は、上述の工程において形成された一面付けマスター原版を用いて、一面付けレプリカ原版を複数枚形成する工程である。
【００７９】
一面付けレプリカ原版に使用される材料としては、ニッケル等の金属材料であってもよく、電離放射線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂材料であってもよい。
【００８０】
一面付けレプリカ原版の形成方法としては、特に限定されないが、使用する材料に応じて選択することができる。例えば、一面付けレプリカ原版を樹脂材料で形成する場合は、一面付けマスター原版の転写面に樹脂材料を塗布し、光または熱により硬化させることにより形成が可能である。また、一面付けレプリカ原版を金属材料で形成する場合は、一面付けマスター原版の転写面に対し、電鋳を行うことにより形成することができる。
【００８１】
（３）タイリング工程
タイリング工程は、複数枚の一面付けレプリカ原版を所定の間隔を設けて土台上に配置し、１枚の多面付けマスター原版を形成する工程である。本工程において、予め所定の間隔を設けて一面付けレプリカ原版を配置させることにより、後述する集光レンズ形成工程において複数の集光レンズを一括形成する際に、集光レンズ間に所定の間隔を設けることができる。
【００８２】
タイリングの方法としては、所定の間隔で複数枚の一面付けレプリカ原版を土台上に配置できる方法であれば良いが、図６（ｃ）で例示されるように、土台にピン４２を設け、それを支点として一面付けレプリカ原版３０を配置する方法が好ましい。接着剤等を介して土台に配置させる場合、ある１カ所において一面付けレプリカ原版の配置位置がずれると、他の部分もそれに伴ってずれが生じ、複数枚の一面付けレプリカ原版を精度良く配置させることができない場合があるからである。
上記土台の材料としては、特に限定されないが、例えばアルミ製の基材等を使用することができる。
【００８３】
（４）集光レンズ原版形成工程
集光レンズ原版形成工程は、多面付けマスター原版を用いて集光レンズ原版を形成する工程である。集光レンズ原版の形成方法としては、特に限定されないが、例えばＮｉ等の電鋳法等を用いることができる。
【００８４】
（５）集光レンズ部材形成工程
集光レンズ部材形成工程は、上述の集光レンズ原版を用いて、複数の集光レンズが基材上に所定の間隔で配置された集光レンズ部材を一括形成する工程である。集光レンズ部材に使用される基材、およびレンズ形成用材料としては、上述した「Ａ．集光型太陽光発電装置  １．集光レンズ部材」の項で説明した内容と同様である。
また、集光レンズ部材の形成方法としては、集光レンズ原版の転写面にレンズ形成用材料を塗布して、塗布面に基材を配置して光または熱により硬化させる方法、または、当該レンズ形成用材料を一方の面に塗布した基材を別途準備し、塗布面を集光レンズ原版の転写面に押し当てて、光または熱により硬化させる方法等がある。
【００８５】
また、本工程において、集光レンズと基材との密着性を向上させるために、基材上にレンズ形成用材料を塗布する前に、密着補助層を成膜してもよい。
【００８６】
（６）集光レンズ部材の製造方法
本発明の集光レンズ部材は、上述の工程を経て形成することができるが、他の工程を有していても良い。例えば、タイリング工程後に、樹脂製の多面付けマスター原版の片面にめっき処理を行い導通させるめっき工程を有していても良い。
【００８７】
５．用途
本発明の集光レンズ部材の用途としては、二次集光器を備えたものを含め、一般的な太陽光発電装置に好適に使用することが可能である。
【００８８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００８９】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００９０】
［実施例１］
まず、厚み３．２ｍｍ、サイズ１０１０ｍｍ×５１０ｍｍの白板フロートガラス（ＡＧＣファブリテック（株）製）を準備し、これをガラス基材とした。次に、以下の組成を有する密着補助層形成用材料を準備し、これを上記ガラス基材の一方の面側に塗布し、１５０℃で１０分間加熱した。なお、加熱後の密着補助層形成用材料の塗布膜の厚さは１．０μｍ〜２．０μｍであった。
【００９１】
＜密着補助層形成用材料＞
・重合性モノマー：イソシアヌル酸トリアクリレート（東亞合成（株）製：アロニクスＭ３１５）  …  １２．５重量部
・シランカップリング剤：３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製：ＫＢＭ５０３）  …  １２．５重量部
・造膜補助剤：セルロースアセテートブチレート（イーストマンケミカルジャパン（株）製：ＣＡＢ３８１−２）  …  ３．６重量部
・光重合開始剤：２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィノキサイド（ＢＡＳＦ製：ルシリンＴＰＯ）  …  １．５重量部
・溶剤：メチルエチルケトン（純正化学（株）製）  …  ６９．９重量部
【００９２】
続いて、以下の組成を有するレンズ形成用材料を準備し、これを乾燥後の密着補助層形成用材料上に塗布して樹脂材料層を成膜後、フレネルレンズ（４９．９ｍｍ×４９．９ｍｍ）の反転形状（以下、集光レンズ転写部とする。）が２００個、０．１ｍｍ間隔で配列された、１０００ｍｍ×５００ｍｍの集光レンズ原版（以下、金型とする場合がある。）を押し当てることで、フレネルレンズの形状を賦形した。
【００９３】
＜レンズ形成用材料＞
・ウレタンアクレートオリゴマー（新中村化学（株）製：ＮＫオリゴＵ-１５ＨＡ）  …  ５０．０重量部
・重合性モノマー：トリプロピレングリコールジアクリレート（東亞合成（株）製：アロニクスＭ２２０）  …  ５０．０重量部
・光重合開始剤：２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィノキサイド（ＢＡＳＦ製：ルシリンＴＰＯ）  …  ５．０重量部
【００９４】
金型を押し当てた状態のまま、ガラス基材側からフュージョン製Ｄバルブにて１２５０±１５０ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射して樹脂材料層を硬化せしめた後、金型から剥離することで、ガラス基材上に厚さ５０μｍのフレネルレンズが２００個、０．１ｍｍ間隔で個々に配置された集光レンズ部材を得た。
【００９５】
［比較例１］
実施例１に示した金型に、厚み３ｍｍ、サイズ１０１０ｍｍ×５１０ｍｍのアクリル板（三菱レイヨン（株）製アクリライトＬ）を重ねてセットし、金型温度を１７０℃に加熱後、シートに加わる圧力が９０ｋｇ/ｃｍ２になるように加圧し、熱プレスを１分間行うことにより、アクリル板の一方の表面が、２００個のフレネルレンズに成形されてなる集光レンズ部材を得た。
【００９６】
［評価］
（使用温度下における集光レンズ部材の熱変形の測定）
上記実施例１、比較例１で得た集光レンズ部材について、縦１０個×横２０個で配列されたフレネルレンズのうち、最外側端面に位置するフレネルレンズＡの中心位置から対角線上にある最外側端面に位置するフレネルレンズＢの中心位置間の距離を測定した。測定は、室温（２５℃）および、使用時の最大温度として想定される７０℃に加熱した状態で実施した。Ａの座標を（０，０）と固定した場合のＢの相対座標、およびフレネルレンズＡおよびＢにおける各温度での基材の線膨張係数について、実施例１の結果を表１、比較例１の結果を表２に示す。
【００９７】
【表１】
2014220268.tif 000003
【００９８】
【表２】
2014220268.tif 000004
【００９９】
表１および表２より、実施例１では比較例１と比較して中心座標の温度変化が大きく抑制された。これは、実施例１においては、各フレネルレンズが０．１ｍｍ間隔で独立してガラス基材に密着して配置されているために、座標の変化がガラス基材の熱変形によってのみ影響を受けることによるものと推量される。
実施例１においては温度変化によるフレネルレンズの焦点位置のずれがごく微小であるため、温度が高い状態にあっても集光性能の悪化が抑えられ、温度変化に対して安定した集光性能を保持することが可能であった。
【０１００】
［実施例２］
実施例１の集光レンズ部材の各フレネルレンズの配置に対応するように、２００個の有機半導体太陽電池素子を複数接合させた多接合型太陽電池を底部フレーム部に配置した。次に、各フレネルレンズの中心と、対応する太陽電池素子とが平面視上重なるようにして、底部フレーム部上に実施例１の集光レンズ部材をスタンドを介して固定した。フレネルレンズの焦点が対応する太陽電池素子の受光面上に位置する様にスタンド部の高さを調節した後、支柱を介して台座に固定し、集光型太陽光発電装置を得た。
実施例２においても、室温（２５℃）および７０℃に加熱した状態でのフレネルレンズＡおよびＢの中心座標のずれは、実施例１と同様の結果が得られた。また、室温から７０℃に変化しても、フレネルレンズの焦点は室温下と同様に太陽電池素子の受光面上に位置しており、温度変化に因らず安定した集光機能が得られた。
【符号の説明】
【０１０１】
１  …  集光レンズ部材
２  …  太陽電池
１０  …  集光型太陽光発電装置
１１  …  集光レンズ
１２  …  基材
【図１】
2014220268.tif 000005
【図２】
2014220268.tif 000006
【図３】
2014220268.tif 000007
【図４】
2014220268.tif 000008
【図５】
2014220268.tif 000009
【図６】
2014220268.tif 000010
【図７】
2014220268.tif 000011
【図８】
2014220268.tif 000012
【図９】
2014220268.tif 000013