(57)【要約】【課題】両面で発電できる太陽電池アレイにおいて、裏面の発電量を増加させる。【解決手段】両面発電でき、受光面１１、１２を有する太陽電池モジュール１を複数個並べた太陽電池アレイと、太陽電池モジュール１間に設置したプリズムシート２と、反射散乱面の機能を有する設置面３を有し、太陽光が２に入射して透過することにより３で反射散乱され１の受光面で受光されることにより、太陽電池外に入射する太陽光を受光面１２に効率的に導くことで発電量を増加させる。【選択図】図１
2014099567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルが電気的に接続されてなる複数の太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールに光を入射する光学部材と、を備える太陽電池装置において、
前記太陽電池モジュールは、両面受光型のモジュールであり、かつ、一方向に傾斜して配置されると共に、隣り合う太陽電池モジュールの間の前記太陽電池モジュールの側方に前記光学部材が配設されてなること、
を特徴とする太陽電池装置。
【請求項２】
前記光学部材は、プリズムシート，回折格子、及び、ルーバーから選択される部材である、請求項１記載の太陽電池装置。
【請求項３】
前記光学部材は、その面と水平面とのなす角度θ２が、０度＜θ２＜９０度である、請求項１または２に記載の太陽電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を電気に変換する太陽電池に関し、特に複数の太陽電池パネルを配設して構成した太陽電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、太陽電池セルを複数個、直列或いは並列に電気的に接続して構成され、必要な電圧や電流を得られる構造になっている。この太陽電池モジュールを更に複数枚、直列或いは並列に接続して構成されるものが、太陽電池装置（以降、「太陽電池アレイ」などと言う場合もある）である。
【０００３】
太陽電池装置は、発電量を増やすため、様々な工夫をしているものが多く、例えば、特許文献１に記載の太陽電池装置は、両面受光型とすることで光の利用効率を図るものである。また、特許文献２に記載の太陽電池は、図４に示す通り、複数の太陽電池モジュール１７の間に円弧面状の反射面２１を配置することで、反射面２１の入射光ｉ７を太陽電池モジュール１７の受光部１９に入射する内容である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３０５２３号公報
【特許文献２】特開平９−２９８３０７号公報（段落６０〜６５、及び、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の通り、太陽電池モジュールを構成する複数の太陽電池セルは、一部又は全部が直列に電気的に接続されるため、一部の太陽電池セルの発電量（電流）が小さくなると、直列に接続された太陽電池モジュール全体の発電量がこの太陽電池セル（つまり、小さな発電量に止まる太陽電池セル）で制限され、所望の発電量よりも小さくなる。
【０００６】
そのため、上記特許文献２の太陽電池のように、隣り合う太陽電池モジュールの間の地面に反射面（或いは、集光面）を受光面への光の入射を促す構成では、必然的に、太陽電池モジュールの上部は反射面から遠くなる半面、太陽電池モジュールの下部は反射面から近くなるので、太陽電池モジュール間に配置される反射面から、太陽電池モジュールの受光面までの距離にバラツキが生じることになる。
【０００７】
太陽の位置は、時々刻々変化するため、上述のように反射面から太陽電池モジュールの受光面までの距離バラツキが大きいと、太陽電池モジュールの受光面での受光強度のムラも大きくなり、折角、光を集光した場合でも、受光量の小さな太陽電池セルで発電量が制限され、太陽電池装置としての発電効率が低くなるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、受光面の受光強度のムラを小さくし、発電効率を高めることが可能な太陽電池装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の太陽電池装置は、太陽電池セルが電気的に接続されてなる複数の太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールに光を入射する光学部材とを備える太陽電池装置において、以下の特徴を有する構造である。
【００１０】
〔１〕前記太陽電池モジュールは、両面受光型のモジュールであり、かつ、一方向に傾斜して配置されると共に、隣り合う太陽電池モジュールの間の前記太陽電池モジュールの側方に前記光学部材が配設されてなる。
【００１１】
〔２〕上記〔１〕において、前記光学部材は、プリズムシート，回折格子、及び、ルーバーから選択される部材である。
【００１２】
〔３〕上記〔１〕または〔２〕において、前記光学部材は、その面と水平面とのなす角度θ２が、０度＜θ２＜９０度である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の太陽電池装置によれば、太陽電池モジュールの受光面とその側方の配置される反射面（光学部材）との距離を小さくできることから、太陽電池モジュール内での受光強度のバラツキを小さくすることができ、結果的に発電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における太陽電池アレイの構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における太陽電池アレイの取付けの構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態２における太陽電池アレイの構成を示す図
【図４】特許文献２に記載された従来の太陽電池アレイの一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における太陽電池アレイの構成を示す図である。
【００１７】
同図において、１は両面から受光できる太陽電池モジュールであり、１１、１２は太陽電池モジュール１の各々の受光面を示す（図１においては、１１は太陽に面する受光面であり、１２は太陽には直接面しない受光面である）。
【００１８】
受光面１１は、太陽光を直接受光しやすいように、太陽電池モジュール１の受光面１１が斜めとなるように設置する。このとき、図１の通り、太陽電池モジュール１のうち一辺を下げ、反対側の一辺を上げることで傾斜を確保している。また、特定の太陽電池モジュール１が、その前後に配置される太陽電池モジュール１同士で影にならないように、複数の太陽電池モジュール１を所定の間隔を設けて設置する。
【００１９】
また、図１において、２はプリズムシートであり、特定の太陽電池モジュール１と、特定の太陽電池モジュールに隣接する太陽電池モジュール１とのすき間において、前列の太陽電池モジュール１の上部と、後列の太陽電池モジュール１の下部とを概ね結ぶように設置する。
【００２０】
プリズムシート２は、例えば液晶ディスプレイのバックライトでよく使われているように、光がフレネルレンズアレイの一方の面から他方の面へ透過する際、フレネルレンズアレイへ入射する光の進行方向が広がっていても、フレネルレンズシートを透過することにより、その出射方向が、フレネルレンズシート面と垂直な方向に、より集光されて出射することが一般的に知られている。
【００２１】
また、図１において、θ１は水平面と太陽電池モジュール１とがなす角度であり、θ２は水平面とプリズムシート２とがなす角度である。また、Ｌ１は前後の太陽電池モジュール１の高さ方向の距離であり、Ｌ２は前後の太陽電池モジュール１の水平方向の距離である。さらに、Ａ点は、後列の太陽電池モジュール１の下辺から水平な線と、前列の太陽電池モジュール１の上辺からの垂線との交点である。
【００２２】
太陽の位置は季節や日中で変化するが、一般に、太陽光を効率的に受光できるようにするため、受光面ができるだけ太陽へ向くように、
０度≦θ１≦４５度  ・・・・  （１）
程度で設置される。
【００２３】
この際、前列の太陽電池モジュール１の高い部分が、後列の太陽電池モジュール１の受光面に影を落とさないよう、Ｌ２を所定量だけ確保する必要がある。ここで、南中時の太陽高度が最も低い冬至においても影ができないように、朝１０時頃の太陽光でも影ができないようにすることが必要となる。このときの太陽高度をφ１とすると、φ１は約１５°である。
【００２４】
そのため、以下の関係で太陽電池モジュール１を設置する。
【００２５】
Ｌ２×φ１  ≧  Ｌ１・・・・  （２）
プリズムシートで光をできるだけ有効に集めるためには、上記（１）式、及び、（２）式の関係を満たす太陽電池モジュール配置において、後列の太陽電池モジュール１の下辺と、前列の太陽電池モジュール１の上辺と、Ａ点とでできる三角形状の領域に、プリズムシートを設置する必要がある。
【００２６】
また、プリズムシートの汚れを考慮すると、「０度＜θ２＜９０度」が望ましい。
【００２７】
図１において、３は太陽電池モジュール１を設置する際の地面などの設置面である。必ずしも設置面そのものでなくとも、散乱や反射性能を持つ面（反射散乱面）であればよく、太陽電池モジュール１の下部と設置面３との間には、所定の距離が保たれている。
【００２８】
図１において、５１は太陽光である。太陽光５１は受光面１１で直接的に太陽光で受光されると共に、プリズムシート２へも入射される。太陽光は季節や日中内で位置が変化するが、プリズムシート２を透過した光線５２は、プリズムシート２の作用により、プリズムシート２からの出射方向は概ね揃えられている。
【００２９】
さらに、プリズムシート２を、隣接する太陽電池モジュール１の下部とプリズムシート２の上部とを概ね結ぶ線上に設置し、設置面３での正反射角度を考慮すると、光線５３は、太陽電池モジュール１の受光面１２へ到達しやすくなり、太陽電池モジュール１の受光面１２でさらに受光される。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態１における、太陽電池モジュール１やプリズムシート２を取り付け設置する架台の構成を示す図である。同図において、６１は、太陽電池モジュール１の外形形状に沿って支持できる中空の骨組である。６２は中空を示し、太陽光がこの中空６２を透過する。６３は、プリズムシート２の外形形状に沿って支持できる中空の骨組みである。
【００３１】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における太陽電池アレイの構成を示す図である。なお、上記実施の形態１（図１および図２）と同じ構成については説明を省略する。
【００３２】
図３において、４はフレネルレンズであり、特定の太陽電池モジュール１と、隣り合う太陽電池モジュール１のすき間に、前列の太陽電池モジュール１の上部と、後列の太陽電池モジュール１の下部とを概ね結ぶように設置される。
【００３３】
フレネルレンズ４は、例えば灯台で使用されていることがよく知られているように、レンズ機能を有し、様々な方向から来た光を、所定の方向へ集光する機能を有する。
【００３４】
また、図３において、３は、太陽電池モジュール１を設置する際の地面などの設置面である。必ずしも設置面そのものでなくとも、散乱や反射性能を持つ面であればよく、太陽電池モジュール１の下部と設置面３との間には、所定の距離が保たれている。
【００３５】
また、図３において、５１は太陽光である。太陽光５１は受光面１１で直接、受光されると共に、フレネルレンズ４へも入射される。太陽光は、季節や日中内で位置が変化するが、フレネルレンズ４を透過した光線１０２は、フレネルレンズ４の作用により、フレネルレンズ４からの出射方向は、概ね揃えられる。
【００３６】
さらに、隣接している太陽電池モジュール１の下部とフレネルレンズ４の上部とを概ね結ぶ線上に設置することで、設置面３での正反射角度を考慮すると、光線１０３は、太陽電池モジュール１の受光面１２へ到達しやすくなり、受光面１２で受光される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の太陽電池装置は、太陽電池モジュール内での受光強度のバラツキを小さくすることから発電効率を高めることができ、家庭用太陽電池モジュールに限らず、大規模発電用モジュールの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１，１７  太陽電池モジュール
２  プリズムシート
３  設置面
４  フレネルレンズ
５１  太陽光
５２，５３，１０２，１０３  光線
【図１】
2014099567.tif 000003
【図２】
2014099567.tif 000004
【図３】
2014099567.tif 000005
【図４】
2014099567.tif 000006