(57)【要約】  太陽電池には、太陽光を光電変換する太陽電池素子と、太陽光を入射面から入射させ側面で反射させて照射面から前記太陽電池素子に照射する柱状光学部材と、前記柱状光学部材を保持する保持部と、が備えられている。前記保持部には、前記柱状光学部材に対向する対向部位に、前記柱状光学部材に当接する当接部と、前記柱状光学部材から離間した非当接部とが設けられている。【選択図面】図１Ａ
2010027083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池であって、
太陽光を光電変換する太陽電池素子と、
太陽光を入射面から入射させ側面で反射させて照射面から前記太陽電池素子に照射する柱状光学部材と、
前記柱状光学部材を保持する保持部と、が備えられ、
前記保持部には、前記柱状光学部材に対向する対向部位に、前記柱状光学部材に当接する当接部と、前記柱状光学部材から離間した非当接部とが設けられたことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池であって、
前記保持部には、前記柱状光学部材の側面に対向する対向面に、前記柱状光学部材の側面を保持するための保持面と、前記柱状光学部材の側面を露出するための側面露出用溝部とが設けられたことを特徴とする太陽電池。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽電池であって、
前記柱状光学部材の側面は、平面を含み、
前記側面露出用溝部は、前記平面の中央部に対向する位置を含むように設けられたことを特徴とする太陽電池。
【請求項４】
請求項１に記載の太陽電池であって、
前記保持部には、前記柱状光学部材に対向する対向部位に、前記柱状光学部材の角を保持するための角保持部と、前記柱状光学部材の側面を露出するための側面露出用溝部とが設けられたことを特徴とする太陽電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の太陽電池であって、
前記太陽電池素子を載置するレシーバ基板が備えられ、
前記保持部には、前記柱状光学部材に当接した枠状の当接枠体と、前記柱状光学部材から離し前記当接枠体を支持する支持体と、前記太陽電池素子から離して前記支持体を前記レシーバ基板に設置する支持体設置部とが、備えられたことを特徴とする太陽電池。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽電池であって、
前記当接枠体は、前記柱状光学部材の側面に対応させた矩形状に成形され、
前記保持面は、前記柱状光学部材の重心を支える位置まで前記当接枠体の厚さの方向に延長して配置されたことを特徴とする太陽電池。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の太陽電池であって、
前記当接枠体は、前記柱状光学部材の側面に対応させた矩形状に成形され、
前記支持体は、前記当接枠体から柱状に成形され、
前記支持体設置部は、前記支持体から前記レシーバ基板の搭載面に平行に前記太陽電池素子から離れる方向に延長して前記レシーバ基板に当接され、前記太陽電池素子の辺の中央と直交する直交線に対して偏倚し、前記太陽電池素子の中心点を中心に回転対称で配置され、前記レシーバ基板に締結されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の太陽電池であって、
前記柱状光学部材の側面は、前記入射面から入射した太陽光を前記照射面の方向へ全反射するように傾斜し、
前記柱状光学部材の入射面は、太陽光によって形成される光束領域が前記入射面に形成される入射面光束領域を内側に位置する大きさであることを特徴とする太陽電池。
【請求項９】
請求項８に記載の太陽電池であって、
前記柱状光学部材の側面は、前記照射面の垂直方向に対して８度〜２０度の傾斜角を有していることを特徴とする太陽電池。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一つに記載の太陽電池であって、
前記柱状光学部材の照射面は、前記太陽電池素子の内側に位置する大きさであることを特徴とする太陽電池。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の太陽電池であって、
前記柱状光学部材と前記保持部とは、前記太陽光によって形成される光束領域の最小となる最小光束領域が、前記保持部の前記太陽電池素子の側より、前記柱状光学部材の入射面の側に位置するように配されたことを特徴とする太陽電池。
【請求項１２】
集光型太陽光発電モジュールであって、
請求項１乃至１１のいずれか一つに記載の太陽電池と、太陽光を集光して前記太陽電池に入射させる集光レンズとが備えられたことを特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載の集光型太陽光発電モジュールであって、
前記太陽光によって形成される光束領域の最小となる最小光束領域は、前記柱状光学部材の内部に位置することを特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載の集光型太陽光発電モジュールであって、
前記太陽電池には、前記太陽電池素子を載置するレシーバ基板が備えられ、
前記保持部には、前記柱状光学部材に当接した枠状の当接枠体と、前記柱状光学部材から離し前記当接枠体を支持する支持体と、前記太陽電池素子から離して前記支持体を前記レシーバ基板に設置する支持体設置部とが、備えられ、
前記当接枠体の厚さは、太陽光の長波長側によって形成される長波長側光束領域の外周側領域を遮光する厚さであることを特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか一つに記載の集光型太陽光発電モジュールであって、
前記太陽電池の位置を太陽軌道上の太陽の移動先へ規定時間毎に先行して移動させる間欠追尾制御を行い、
前記前記柱状光学部材の入射面に形成される入射面光束領域は、前記柱状光学部材の入射面の内側に位置することを特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
【請求項１６】
太陽電池を製造する太陽電池製造方法であって、
前記太陽電池は、
太陽光を光電変換する太陽電池素子と、
前記太陽電池素子を載置するレシーバ基板と、
太陽光を入射面から入射させ側面で反射させて照射面から前記太陽電池素子に照射する柱状光学部材と、
前記柱状光学部材を保持する保持部と、が備えられ、
前記保持部には、前記柱状光学部材に当接した枠状の当接枠体と、前記柱状光学部材から離し前記当接枠体を支持する支持体と、前記太陽電池素子から離して前記支持体を前記レシーバ基板に設置する支持体設置部とが、備えられて構成され、
前記太陽電池素子を載置した前記レシーバ基板を準備する基板準備工程と、
前記レシーバ基板に接着性樹脂を塗布して、前記太陽電池素子を樹脂封止する透光性樹脂を注入する内側樹脂止め接着部を形成し、前記透光性樹脂の漏出を防止する内側樹脂止め部を前記内側樹脂止め接着部に接着する樹脂止め部形成工程と、
前記保持部と前記レシーバ基板とを位置合わせして仮固定する支持体仮固定工程と、
前記内側樹脂止め部の内側に前記透光性樹脂を注入する透光性樹脂注入工程と、
前記柱状光学部材を前記当接枠体に当接させて前記照射面を前記透光性樹脂に載置する柱状光学部材載置工程と、
前記透光性樹脂を硬化させて樹脂封止部を形成する樹脂封止部形成工程と、
前記支持体設置部を前記レシーバ基板に締結する保持部締結工程と、を有することを特徴とする太陽電池製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の太陽電池製造方法であって、
前記保持部の当接枠体には、前記柱状光学部材の側面に対向する対向面に、前記柱状光学部材の側面を保持するための保持面と、前記柱状光学部材の側面を露出するための側面露出用溝部とが設けられたことを特徴とする太陽電池製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を光電変換する太陽電池、そのような太陽電池を備える集光型太陽光発電モジュール、および、そのような太陽電池を製造する太陽電池製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電装置としては、太陽電池素子を隙間無く敷き詰めて構成した太陽光発電モジュールを屋根の上などに設置した非集光固定型の平板式構造が一般的である。【０００３】
この太陽光発電装置に対し、太陽光発電装置を構成する部材（部品）の中で価格が高い太陽電池素子の使用量を減らす技術が提案されている。【０００４】
具体的に、光学レンズや反射鏡などを用いて太陽光を集光し、集光した太陽光を小面積の太陽電池素子に照射することで、太陽電池素子の単位面積あたりの発電電力を大きくし、太陽電池素子のコスト（つまり、太陽光発電装置のコスト）を削減することが提案されている（例えば、特許文献１ないし特許文献５参照）。【０００５】
従来の集光型太陽光発電装置に適用される集光型太陽光発電モジュールを、図１０を用いて説明する。図１０は、従来の集光型太陽光発電装置に適用される集光型太陽光発電モジュールの構成例を示す断面図である。【０００６】
従来例に係る集光型太陽光発電モジュール１０１は、光軸Ｌａｘと平行に入射面に対して垂直に入射する太陽光Ｌｓを受けて太陽光Ｌｓを集光する集光レンズ１５０と、集光レンズ１５０により集光した太陽光Ｌｓを光電変換する太陽電池１１０とを備える。また、太陽電池１１０は、集光した太陽光Ｌｓを光電変換する太陽電池素子１１１と、太陽電池素子１１１が載置されたレシーバ基板１２０とを備える。【０００７】
ところで、太陽光Ｌｓの波長領域は、短波長の４００ｎｍから中間波長の１０００ｎｍ（１μｍ）までの中短波長側領域と、１μｍを越える長波長側領域とを含んでいる。集光レンズ１５０で集光した太陽光Ｌｓの内で、太陽光Ｌｓの中短波長側は、焦点ＦＰｂ側に向けて集光し、この集光により太陽電池素子１１１の中央付近に中短波長側集光束領域ＦＬＲｂを構成する。また、太陽光Ｌｓの長波長側は、焦点ＦＰｃ側に向けて集光し、この集光により中短波長側集光束領域ＦＬＲｂおよびその外周（例えば、太陽電池素子１１１の外周）に広がる長波長側集光束領域ＦＬＲｃを構成する。【０００８】
従来の集光型太陽光発電装置は、集光レンズ１５０の作用により高集光倍率とした集光型太陽光発電モジュール１０１を適用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２８９８９６号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９８９７号公報
【特許文献３】特開２００２−２８９８９８号公報
【特許文献４】特開２００６−２７８５８１号公報
【特許文献５】特開２００７−２０１１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、集光レンズ１５０による屈折は、太陽光Ｌｓの幅広い波長の各波長に対してそれぞれわずかに異なることから、幅広い波長の各波長の波長領域によって屈折状態が大きく異なる。したがって、上述したとおり、太陽電池素子１１１に集光しない太陽光Ｌｓ（長波長側集光束領域ＦＬＲｃの外周側領域ＦＬＲｃｓ）を生じる場合がある。【００１１】
また、集光レンズ１５０と太陽電池素子１１１とのアライメント誤差、太陽光発電モジュール１０１を構成する部材の温度特性の差による位置ズレなどが生じることから、屈折状態が異なる場合と同様に太陽電池素子１１１の中心（光軸Ｌａｘ）に対して太陽光Ｌｓの照射位置ズレ（以下、位置ズレとする）を生じる。つまり、太陽電池素子１１１に対して照射すべき太陽光Ｌｓの位置ズレが生じ、結果として集光効率が変動して低下する場合がある。【００１２】
したがって、幅広い波長の各波長の波長領域による屈折状態の相違、各構成部材間の位置ズレなどが原因となって発生する、太陽電池素子１１１に対する太陽光Ｌｓの位置ズレにより、太陽電池素子１１１に対する実質的な入射光量の減少をもたらすこととなり、太陽電池１１０（太陽電池素子１１１）の光電変換効率および発電電力（出力）を低下させ、さらには不要な損失を生じる。【００１３】
また、位置ズレをした太陽光Ｌｓが太陽電池素子１１１以外の領域に照射すると、位置ズレした太陽光Ｌｓの熱エネルギーにより照射した部分の部材（例えば、レシーバ基板１２０上の絶縁膜、配線など）が高温になり、場合によっては焼損（破損）することがある。【００１４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、集光効率および放熱性を向上させた太陽電池、そのような太陽電池を備える集光型太陽光発電モジュール、および、そのような太陽電池を製造する太陽電池製造方法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】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明に係る太陽電池は、太陽光を光電変換する太陽電池素子と、太陽光を入射面から入射させ側面で反射させて照射面から前記太陽電池素子に照射する柱状光学部材と、前記柱状光学部材を保持する保持部と、が備えられ、前記保持部には、前記柱状光学部材に対向する対向部位に、前記柱状光学部材に当接する当接部と、前記柱状光学部材から離間した非当接部とが設けられたことを特徴とする。【００１６】
本発明によれば、前記柱状光学部材の入射面に入射した太陽光を前記照射面から前記太陽電池素子へ効率的に照射することが可能となり、前記柱状光学部材および前記保持部へ加えられた熱エネルギーを前記保持部へ放熱することが可能となる。【００１７】
前記構成において、前記保持部には、前記柱状光学部材の側面に対向する対向面に、前記柱状光学部材の側面を保持するための保持面と、前記柱状光学部材の側面を露出するための側面露出用溝部とが設けられてもよい。この構成において、前記柱状光学部材の側面は、平面を含み、前記側面露出用溝部は、前記平面の中央部に対向する位置を含むように設けられてもよい。【００１８】
この場合、前記柱状光学部材の入射面に入射した太陽光を前記照射面から前記太陽電池素子へ効率的に照射することが可能となり、前記柱状光学部材および前記保持部へ加えられた熱エネルギーを前記保持部へ放熱することが可能となる。さらに加えて、前記側面露出用溝部によって構成される空間に前記柱状光学部材の側面を露出させることで、入射した太陽光を前記側面で反射させたときの反射損を低減して集光効率を安定化させることが可能となる。また、前記側面露出用溝部が構成する空間での煙突作用によって放熱特性を向上させることが可能となるので、集光特性および放熱特性を向上させて発電効率および発電電力を向上させ、光電変換効率、耐熱性および信頼性の高い太陽電池とすることができる。【００１９】
前記構成において、前記保持部には、前記柱状光学部材に対向する対向部位に、前記柱状光学部材の角を保持するための角保持部と、前記柱状光学部材の側面を露出するための側面露出用溝部とが設けられてもよい。【００２０】
この場合、前記柱状光学部材の入射面に入射した太陽光を前記照射面から前記太陽電池素子へ効率的に照射することが可能となり、前記柱状光学部材および前記保持部へ加えられた熱エネルギーを前記保持部へ放熱することが可能となる。さらに加えて、前記側面露出用溝部によって構成される空間に前記柱状光学部材の側面を露出させることで、入射した太陽光を前記側面で反射させたときの反射損を低減して集光効率を安定化させることが可能となる。また、前記側面露出用溝部が構成する空間での煙突作用によって放熱特性を向上させることが可能となるので、集光特性および放熱特性を向上させて発電効率および発電電力を向上させ、光電変換効率、耐熱性および信頼性の高い太陽電池とすることができる。【００２１】
具体的に、前記構成において、前記太陽電池素子を載置するレシーバ基板が備えられ、前記保持部には、前記柱状光学部材に当接した枠状の当接枠体と、前記柱状光学部材から離し前記当接枠体を支持する支持体と、前記太陽電池素子から離して前記支持体を前記レシーバ基板に設置する支持体設置部とが、備えられてもよい。【００２２】
この場合、前記柱状光学部材および前記当接枠体へ加えられた熱エネルギーを前記当接枠体、前記支持体、前記支持体設置部を介して前記太陽電池素子から離れた位置で前記レシーバ基板へ放熱することが可能となる。【００２３】
前記構成において、前記当接枠体は、前記柱状光学部材の側面に対応させた矩形状に成形され、前記保持面は、前記柱状光学部材の重心を支える位置まで前記当接枠体の厚さの方向に延長して配置されてもよい。【００２４】
この場合、柱状光学部材を確実かつ強固に保持することが可能となり、柱状光学部材の対振動性を向上させることができ、集光特性を安定化させた信頼性の高い太陽電池とすることができる。【００２５】
前記構成において、前記当接枠体は、前記柱状光学部材の側面に対応させた矩形状に成形され、前記支持体は、前記当接枠体から柱状に成形され、前記支持体設置部は、前記支持体から前記レシーバ基板の搭載面に平行に前記太陽電池素子から離れる方向に延長して前記レシーバ基板に当接され、前記太陽電池素子の辺の中央と直交する直交線に対して偏倚し、前記太陽電池素子の中心点を中心に回転対称で配置され、前記レシーバ基板に締結されてもよい。【００２６】
この場合、当接枠体と柱状光学部材とを高精度に位置合わせすることが可能となり、太陽電池素子の周囲および柱状光学部材の周囲に空間を設けて生じさせた煙突効果によって太陽電池素子および柱状光学部材の放熱を効果的に行なうことが可能となり、また、柱状光学部材からの熱を太陽電池素子に対する影響が少ない離れた位置でレシーバ基板および周囲空間に分散させることが可能となり、さらに放熱特性を向上させて光電変換効率および信頼性を向上させることができる。その結果、太陽光によって柱状光学部材に加えられた熱エネルギー、および、光電変換に不要な長波長の太陽光によって当接枠体に加えられた熱エネルギーを保持部の当接枠体、支持体、支持体設置部を介して太陽電池素子から離れた位置でレシーバ基板および周囲空間へ放熱することが可能となるので、太陽電池素子および保持部の放熱性を向上させて放熱特性を向上させ、耐熱性、光電変換効率、および信頼性を向上させることができる。【００２７】
前記構成において、前記柱状光学部材の側面は、前記入射面から入射した太陽光を前記照射面の方向へ全反射するように傾斜し、前記柱状光学部材の入射面は、太陽光によって形成される光束領域が前記入射面に形成される入射面光束領域を内側に位置する大きさであってもよい。【００２８】
この場合、太陽光（集光束領域）が柱状光学部材（入射面）の中心に対して位置ズレを生じた場合に入射面に形成された入射面集光束領域を入射面の領域内に確実に位置させ、太陽光を側面での全反射によって照射面から太陽電池素子へ確実に照射することが可能となることから、集光特性の変動を防止して高い光電変換効率を実現することができる。【００２９】
前記構成において、前記柱状光学部材の側面は、前記照射面の垂直方向に対して８度〜２０度の傾斜角を有してもよい。【００３０】
この場合、柱状光学部材に入射した太陽光を側面で確実かつ高精度に全反射させて太陽電池素子に照射させることが可能となるので、集光効率および光電変換効率を向上させることができる。【００３１】
前記構成において、前記柱状光学部材の照射面は、前記太陽電池素子の内側に位置する大きさであってもよい。【００３２】
この場合、光電変換に寄与しない不要な太陽光がレシーバ基板に照射されることを防止できるので、レシーバ基板の焼損を防止して信頼性の高い太陽電池とすることができる。【００３３】
前記構成において、前記太陽光によって形成される光束領域の最小となる最小光束領域は、前記太陽電池素子の側より、前記柱状光学部材の入射面の側に位置してもよい。【００３４】
この場合、集光効率および光電変換効率を向上させることができる。【００３５】
また、上記の目的を達成するため、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールは、本発明にかかる太陽電池と、太陽光を集光して前記太陽電池に入射させる集光レンズとが備えられたことを特徴とする。【００３６】
本発明によれば、集光した太陽光（集光束領域）が柱状光学部材（入射面）の中心に対して位置ズレを生じた場合に、入射面に形成された入射面集光束領域を入射面の領域内に確実に位置させ、集光した太陽光を側面での全反射によって照射面から太陽電池素子へ確実に照射して集光効率の低下を防止することが可能となり、また、保持部やレシーバ基板によって放熱性を向上させることが可能となるので、集光特性および放熱性を向上させた太陽電池を備え、発電効率、発電電力、耐熱性、および信頼性を向上させた集光型太陽光発電モジュールとすることができる。【００３７】
前記構成において、前記太陽光によって形成される光束領域（集光束領域）の最小となる最小光束領域（最小集光束領域）は、前記柱状光学部材の内部に位置してもよい。【００３８】
この場合、集光レンズによる焦点群の位置を柱状光学部材の内部に位置させて入射面集光束領域でのエネルギー密度を抑制することが可能となることから、高い熱エネルギーに起因する入射面での柱状光学部材の焼損を防止して、信頼性の高い集光型太陽光発電モジュールとすることができる。【００３９】
前記構成において、前記最小光束領域（最小集光束領域）は、前記当接枠体の底部と前記柱状光学部材の入射面との間に位置してもよい。【００４０】
この場合、柱状光学部材の側面での全反射を当接枠体に当接していない位置で生じさせることが可能となることから、当接枠体による反射損を生じることがなく、集光効率を安定化させて太陽電池の出力特性を安定化することができる。【００４１】
前記構成において、前記当接枠体の厚さは、太陽光の長波長側によって形成される長波長側光束領域（長波長側集光束領域）の外周側領域を遮光する厚さであってもよい。【００４２】
この場合、太陽光の長波長側領域（長波長側集光束領域の外周側領域）を当接枠体で遮光し、太陽光の長波長側がレシーバ基板へ照射されることを防止することが可能となるので、レシーバ基板の温度上昇を防止して光電変換効率を向上させることができる。【００４３】
前記構成において、前記集光レンズの温度変化に伴って変位する前記集光レンズの焦点によって構成される焦点群は、前記当接枠体の底部と前記柱状光学部材の照射面との間に位置してもよい。【００４４】
この場合、集光レンズの温度変化によって焦点が変位したときに、側面での全反射を当接枠体と当接していない位置で生じさせることが可能となり、集光効率を安定化させて太陽電池（集光型太陽光発電モジュール）の出力特性を安定化することができる。【００４５】
前記構成において、前記太陽電池の位置を太陽軌道上の太陽の移動先へ規定時間毎に先行して移動させる間欠追尾制御を行い、前記前記柱状光学部材の入射面に形成される入射面光束領域（入射面集光束領域）は、前記柱状光学部材の入射面の内側に位置してもよい。【００４６】
この場合、太陽の移動先へ先行して移動させる間欠追尾制御としたときでも、太陽電池の集光効率の変動を抑制して安定化させることが可能となるので、太陽電池の出力特性を安定化させて信頼性の高い集光型太陽光発電モジュールとすることができる。【００４７】
また、上記の目的を達成するため、本発明に係る太陽電池は、太陽光を光電変換する太陽電池素子と、集光された太陽光を入射させ、側面で反射させて前記太陽電池素子を照射するための柱状光学部材と、前記柱状光学部材を保持する保持部と、を備え、前記保持部には、前記柱状光学部材の側面に対向する対向面に、前記柱状光学部材の側面を保持するための保持面と、前記柱状光学部材の側面を露出するための側面露出用溝とが設けられ、前記集光された太陽光によって形成される集光束領域の最小となる最小集光束領域が、前記保持部の太陽光を入射させる側によりも前記太陽電池素子を照射する側に配されたことを特徴とする。また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールは、この本発明に係る太陽電池と、太陽光を集光して前記太陽電池に入射させる集光レンズとを備えることを特徴とする。【００４８】
本発明によれば、入射面に集光された太陽光を照射面から太陽電池素子へ効率的に照射することが可能となり、柱状光学部材および当接枠体へ加えられた熱エネルギーを当接枠体、支持体、支持体設置部を介して太陽電池素子から離れた位置でレシーバ基板およびヒートシンクへ放熱することが可能となる。さらに加えて、側面露出用溝部によって構成される空間に柱状光学部材の側面を露出させて集光された太陽光を側面で反射させたときの反射損を低減して集光効率を安定化させることが可能となる。また、最小集光束領域が、前記保持部の太陽光を入射させる側によりも前記太陽電池素子を照射する側に配されるので、集光効率を向上させることが可能となる。また、側面露出用溝部が構成する空間での煙突作用によって放熱特性を向上させることが可能となるので、集光特性および放熱特性を向上させて発電効率および発電電力を向上させ、光電変換効率、耐熱性および信頼性の高い太陽電池とすることができる。【００４９】
また、上記の目的を達成するため、本発明に係る太陽電池を製造する太陽電池製造方法は、前記太陽電池は、太陽光を光電変換する太陽電池素子と、前記太陽電池素子を載置するレシーバ基板と、太陽光を入射面から入射させ側面で反射させて照射面から前記太陽電池素子に照射する柱状光学部材と、前記柱状光学部材を保持する保持部と、が備えられ、前記保持部には、前記柱状光学部材に当接した枠状の当接枠体と、前記柱状光学部材から離し前記当接枠体を支持する支持体と、前記太陽電池素子から離して前記支持体を前記レシーバ基板に設置する支持体設置部とが、備えられて構成され、前記太陽電池素子を載置した前記レシーバ基板を準備する基板準備工程と、前記レシーバ基板に接着性樹脂を塗布して、前記太陽電池素子を樹脂封止する透光性樹脂を注入する内側樹脂止め接着部を形成し、前記透光性樹脂の漏出を防止する内側樹脂止め部を前記内側樹脂止め接着部に接着する樹脂止め部形成工程と、前記保持部と前記レシーバ基板とを位置合わせして仮固定する支持体仮固定工程と、前記内側樹脂止め部の内側に前記透光性樹脂を注入する透光性樹脂注入工程と、前記柱状光学部材を前記当接枠体に当接させて前記照射面を前記透光性樹脂に載置する柱状光学部材載置工程と、前記透光性樹脂を硬化させて樹脂封止部を形成する樹脂封止部形成工程と、前記支持体設置部を前記レシーバ基板に締結する保持部締結工程と、を有することを特徴とする。【００５０】
本発明によれば、入射面に入射した太陽光を照射面から太陽電池素子に効率的に照射する柱状光学部材を保持部（当接枠体）に容易かつ高精度に組み合わせることが可能となり、入射した太陽光から柱状光学部材に加えられた熱エネルギーを太陽電池素子から離れた位置で放熱する保持部（支持体設置部）、およびレシーバ基板を容易かつ高精度に組み立てることが可能となるので、放熱特性および集光特性を向上させた光電変換効率、耐熱性、および信頼性の高い太陽電池を生産性良く（つまり、容易かつ高精度に）、安価に製造することができる。【００５１】
前記方法において、前記保持部の当接枠体には、前記柱状光学部材の側面に対向する対向面に、前記柱状光学部材の側面を保持するための保持面と、前記柱状光学部材の側面を露出するための側面露出用溝部とが設けられてもよい。【００５２】
この場合、前記側面露出用溝部によって構成される空間に前記柱状光学部材の側面を露出させることで、入射した太陽光を前記側面で反射させたときの反射損を低減して集光効率を安定化させることが可能となる。また、前記側面露出用溝部が構成する空間での煙突作用によって放熱特性を向上させることが可能となるので、集光特性および放熱特性を向上させて発電効率および発電電力を向上させ、光電変換効率、耐熱性および信頼性の高い太陽電池とすることができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明にかかる太陽電池、そのような太陽電池を備える集光型太陽光発電モジュール、および、そのような太陽電池を製造する太陽電池製造方法によれば、集光効率および放熱性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】本発明の実施の形態に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールの光軸を含む面での概略構成を透視的に示す透視側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した太陽電池の保持部、柱状光学部材、レシーバ基板の外観を斜め上方から見て示す斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示した太陽電池を拡大して概略構成を透視的に示す透視側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールの太陽光波長に対する特性を概念的に示す側面図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールでの集光レンズの温度特性による太陽光波長に対する焦点の変位状態を概念的に示す側面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示した太陽電池の入射面での入射面集光束領域の変位状態を概念的に示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュールを間欠追尾制御したときの追尾状態と入射面に形成される入射面集光束領域との関係を概念的に示す追尾状態概念図である。図４（Ａ）は、太陽光に対して集光型太陽光発電モジュールが正対した状態を示す図である。図４（Ｂ）は、太陽光に対して集光型太陽光発電モジュールを先行して移動させた状態を示す図である。図４（Ｃ）は、移動させた集光型太陽光発電モジュールが太陽光の移動によって再度正対した状態を示す図である。図４（Ｄ）は、太陽光の移動によって集光型太陽光発電モジュールが遅れを生じた状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュールの集光レンズと太陽電池との間で組み立て誤差を生じたときの設定角度ズレと入射面に形成される入射面集光束領域との関係を概念的に説明する説明図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法でレシーバ基板に太陽電池をダイボンディングした状態を斜視図で示す工程図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で太陽電池にワイヤボンディングを施した状態を斜視図で示す工程図である。
【図６Ｃ】本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で内側樹脂止め部が接着される内側樹脂止め接着部を形成した状態を斜視図で示す工程図である。
【図６Ｄ】本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で内側樹脂止め接着部に内側樹脂止め部を接着する前の状態を分解斜視図で示す工程図である。
【図６Ｅ】本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で保持部をレシーバ基板に仮固定する前の状態を分解斜視図で示す工程図である。
【図６Ｆ】図６Ｅで示した保持部の平面視状態を示す平面図である。
【図６Ｇ】本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で内側樹脂止め部の内側に透光性樹脂を注入した後、保持部に柱状光学部材を当接させて照射面を透光性樹脂に載置する前の状態を分解斜視図で示す工程図である。
【図６Ｈ】本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で保持部に柱状光学部材を当接させて照射面を透光性樹脂に載置した状態を斜視図で示す工程図である。
【図６Ｊ】本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で保持部、レシーバ基板、ヒートシンクを締結する前の状態を分解斜視図で示す工程図である。
【図６Ｋ】本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で保持部、レシーバ基板、ヒートシンクを締結した状態を斜視図で示す工程図である。
【図７Ａ】本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュールのモジュールプレートに太陽電池を実装した状態を示す斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示した集光型太陽光発電モジュールで太陽電池にコネクタおよびコネクタリードを接続した状態を示す斜視図である。
【図８Ａ】本発明の実施の形態の他の形態に係る太陽電池の概略構成図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示すＡ−Ａ線端面図であり、保持部と柱状光学部材との当接関係を示した概略構成図である。
【図９Ａ】本発明の実施の形態の他の形態に係る太陽電池の概略構成図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示すＢ−Ｂ線端面図であり、保持部と柱状光学部材との当接関係を示した概略構成図である。
【図１０】従来の追尾集光型太陽光発電装置に適用される集光型太陽光発電モジュールの構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５６】
図１Ａないし図１Ｃに基づいて、本実施の形態に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールについて説明する。
【００５７】
図１Ａは、本発明の実施の形態に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールの光軸を含む面での概略構成を透視的に示す透視側面図である。
【００５８】
図１Ｂは、図１Ａに示した太陽電池の保持部、柱状光学部材、レシーバ基板の外観を斜め上方から見て示す斜視図である。
【００５９】
図１Ｃは、図１Ａに示した太陽電池を拡大して概略構成を透視的に示す透視側面図である。
【００６０】
本実施の形態に係る太陽電池１０には、集光レンズ５０により集光した太陽光Ｌｓを光電変換する太陽電池素子１１と、レシーバ基板２０と、レシーバ基板２０からの熱を放熱するヒートシンク６０と、集光した太陽光Ｌｓを入射面３１から入射させ側面３３で反射させて照射面３２から太陽電池素子１１に照射する柱状光学部材３０と、柱状光学部材３０を保持する保持部４０とが備えられている。レシーバ基板２０に、太陽電池素子１１が設けられ、保持部４０が立設されている。
【００６１】
柱状光学部材３０の照射面３２は、太陽電池素子１１に対向して配置されている。また、柱状光学部材３０の側面３３は、平面を含む。
【００６２】
保持部４０には、図１Ｂに示すように、柱状光学部材３０に対向する対向部位に、柱状光学部材３０に当接する当接部４０ａと、柱状光学部材３０から離間した非当接部４０ｂとが設けられている。具体的に、保持部４０には、柱状光学部材３０の側面３３に当接され、入射面３１から照射面３２の方向へ厚さｔを持たせた枠状の当接枠体４１と、柱状光学部材３０から離して配置され、当接枠体４１を支持する支持体４２と、当接枠体４１の外側でレシーバ基板２０に平行に延長してレシーバ基板２０に当接され、支持体４２をレシーバ基板２０に設置する支持体設置部４３とが備えられている。
【００６３】
また、保持部４０の当接枠体４１には、柱状光学部材３０の側面３３に対向する対向面に、柱状光学部材３０の側面３３に当接して側面３３を保持する保持面４１ｈと、柱状光学部材３０の側面３３を露出する側面露出用溝部４１ｈｇとが設けられている。なお、柱状光学部材３０の側面３３と当接枠体４１の保持面４１ｈとは、相互に当接する平面で構成してあり、高精度に当接させて位置決めすることが可能となる。
【００６４】
側面露出用溝部４１ｈｇは、当接枠体４１の厚さｔの方向に深さを有し、この露出用溝部４１ｈｇにより側面３３を露出させる空間が構成される。側面露出用溝部４１ｈｇは、柱状光学部材３０の側面３３の平面の中央部に対向する位置を含むように設けられている。
【００６５】
この構成により、柱状光学部材３０の入射面３１に集光した太陽光Ｌｓを照射面３２から太陽電池素子１１へ効率的に照射することが可能となる。また、太陽光Ｌｓによって柱状光学部材３０および当接枠体４１へ加えられた熱エネルギーを、保持部４０の当接枠体４１、支持体４２、支持体設置部４３を介して太陽電池素子１１から離れた位置でレシーバ基板２０に放熱することが可能となる。さらに、太陽光Ｌｓによって柱状光学部材３０および当接枠体４１へ加えられた熱エネルギーを、レシーバ基板２０からヒートシンク６０へ放熱することが可能となる。また、側面露出用溝部４１ｈｇによって構成される空間に柱状光学部材３０の側面３３を露出させることから、集光した太陽光Ｌｓを側面３３で反射させたときの反射損を低減して集光効率を安定化させることが可能となる。また、側面露出用溝部４１ｈｇが構成する空間での煙突作用によって放熱特性を向上させることが可能となる。その結果、太陽電池１０によれば、集光特性および放熱特性を向上させて発電効率および発電電力を向上させ、耐熱性および信頼性が高い。
【００６６】
すなわち、太陽電池１０によれば、太陽電池素子１１および保持部４０の放熱性を向上（放熱特性を向上）させ、また、集光特性を向上させて、光電変換効率、耐熱性、および信頼性が高い。なお、長波長の太陽光Ｌｓに対する作用については、図２を用いて後に詳細を説明する。
【００６７】
上述したとおり、柱状光学部材３０を保持させる当接枠体４１の保持面４１ｈに側面露出用溝部４１ｈｇが形成されていることから、柱状光学部材３０の側面３３は、側面露出用溝部４１ｈｇが構成する空間に露出することとなる。また、側面露出用溝部４１ｈｇは、当接枠体４１の厚さｔの方向に深さを形成しているので、効果的な煙突作用を生じることとなる。したがって、柱状光学部材３０に供給された太陽光Ｌｓによる熱エネルギーを効率的に空間に放出することが可能となる。
【００６８】
また、不要な太陽光によって保持体４０（当接枠体４１）に加えられた熱を、当接枠体４１から支持体４２、支持体接着部４３を介して太陽電池素子１１から離した位置でレシーバ基板２０、ヒートシンク６０へ放熱することが可能となる。すなわち、光電変換に不要な太陽光Ｌｓの長波長側を当接枠体４１で遮光して不要な太陽光Ｌｓの長波長側によって当接枠体４１に加えられた熱エネルギーを支持体４２、支持体設置部４３、レシーバ基板２０、ヒートシンク６０を介して効率よく放熱することが可能となる。したがって、太陽電池素子１１に保持体４０の熱の影響を与えることがなく、太陽電池１０（太陽電池素子１１）の耐熱性を向上させることができる。
【００６９】
当接枠体４１は、柱状光学部材３０の側面３３に対応させた矩形状に成形されている。保持面４１ｈは、柱状光学部材３０の重心３０ｗを支える位置まで当接枠体４１の厚さｔの方向に延長して配置されている。したがって、柱状光学部材３０を確実かつ強固に保持することが可能となり、柱状光学部材３０の対振動性を向上させることができ、集光特性を安定化させた信頼性の高い太陽電池１０とすることができる。
【００７０】
支持体４２は、当接枠体４１から柱状に配置されている。支持体設置部４３は、当接枠体４１の外側でレシーバ基板２０に平行に延長してレシーバ基板２０に当接され、太陽電池素子１１の辺の中央と直交する直交線ＣＬ（図６Ｆ参照）に対して偏倚させて回転対称で配置されレシーバ基板２０およびヒートシンク６０に締結部材４５によって締結されている。つまり、支持体設置部４３、レシーバ基板２０およびヒートシンク６０は、締結部材４５によって一体化されている。なお、締結部材４５としては、例えばリベット、ビス、ネジなどを適用することが可能である。
【００７１】
したがって、当接枠体４１（保持部４０）と柱状光学部材３０とを高精度に位置合わせすることが可能となる。また、太陽電池素子１１の周囲および柱状光学部材３０（側面３３）の周囲に空間（例えば、当接枠体４１の底部４１ｂと樹脂封止部２５との間の空間、あるいは、側面露出用溝部４１ｈｇが側面３３との間で構成する空間）を設けて生じさせた煙突効果によって太陽電池素子１１および柱状光学部材３０の放熱を効果的に行なうことが可能となる。また、柱状光学部材３０からの熱を太陽電池素子１１に対する影響が少ない離れた位置でレシーバ基板２０、ヒートシンク６０、および周囲空間に分散させることが可能となる。さらに、放熱特性を向上させて光電変換効率および信頼性を向上させることができる。
【００７２】
上述したとおり、本実施の形態に係る太陽電池１０では、集光された太陽光Ｌｓによって柱状光学部材３０に加えられた熱エネルギー、および、光電変換に不要な太陽光Ｌｓの長波長側によって当接枠体４１（保持部４０）に加えられた熱エネルギーを、当接枠体４１から支持体４２、支持体設置部４３を介して太陽電池素子１１から離れた位置でレシーバ基板２０、ヒートシンク６０および周囲空間へ放熱することが可能となる。
【００７３】
つまり、柱状光学部材３０、保持部４０からの熱エネルギーが太陽電池素子１１に与える影響を防止し、太陽電池素子１１および保持部４０の放熱性を向上させて放熱特性を向上させ、耐熱性、光電変換効率、および信頼性を向上させることができる。
【００７４】
また、当接枠体４１の内側角部（保持面４１ｈが相互に交差して柱状光学部材３０の角部と当接する部分）には、柱状光学部材３０の角に対応させて角用溝部４１ｇが設けられている。つまり、柱状光学部材３０の角は角用溝部４１ｇが構成する空間に配置されることから、当接枠体４１と直接接触することがなく、組み立て時において破損を生じる恐れがない。また、側面３３と当接枠体４１の保持面４１ｈは、それぞれ平面で構成してあることから、高精度に当接させることが可能であり、高精度に位置決めすることができる。
【００７５】
柱状光学部材３０の側面３３は、入射された太陽光Ｌｓを照射面３２の方向へ全反射するように傾斜させてあり、柱状光学部材３０の入射面３１は、集光された太陽光Ｌｓによって形成される集光束領域ＦＬＲが入射面３１に形成する入射面集光束領域ＦＬＲｄを内側に位置させる大きさとしてある。
【００７６】
したがって、集光された太陽光Ｌｓ（集光束領域ＦＬＲであり、本発明でいう光束領域）が柱状光学部材３０（入射面３１）の中心（光軸Ｌａｘ）に対して位置ズレ（図４、図５参照）を生じた場合に入射面３１に形成された入射面集光束領域ＦＬＲｄ（であり、本発明でいう入射面光束領域）を入射面３１の領域内に確実に位置させ、集光された太陽光Ｌｓを側面３３での全反射によって照射面３２から太陽電池素子１１へ確実に照射することが可能となることから、太陽電池１０の集光特性の変動を防止して高い光電変換効率を実現することができる。
【００７７】
また、集光された太陽光Ｌｓが柱状光学部材３０に加える熱を側面３３および当接枠体４１によって周囲の空間へ分散することが可能となるので、集光効率および光電変換効率を向上させた耐熱性および信頼性の高い太陽電池１０とすることができる。
【００７８】
柱状光学部材３０の側面３３は、照射面３２の垂直方向（光軸Ｌａｘ方向、つまり、太陽電池素子１１の受光面に対する垂直方向）に対して８度ないし２０度の傾斜角θを有している。したがって、柱状光学部材３０に入射した太陽光Ｌｓを側面３３で確実かつ高精度に全反射させて太陽電池素子１１に照射させることが可能となるので、太陽電池１０の集光効率および光電変換効率を確実に向上させることができる。
【００７９】
つまり、柱状光学部材３０の側面３３の全反射を生じる領域は、当接枠体４１の底部４１ｂから照射面３２に渡る領域では当接枠体４１に当接せずに空間に露出していることから、柱状光学部材３０に供給される太陽光Ｌｓによる熱エネルギーを効率的に空間に放出することが可能となる。
【００８０】
柱状光学部材３０の照射面３２は、太陽電池素子１１（外周）の内側に位置する大きさに成形されている。したがって、照射面３２から太陽電池素子１１に対して照射する太陽光Ｌｓは、確実に太陽電池素子１１へのみ照射されることとなる。つまり、光電変換に寄与しない不要な太陽光Ｌｓがレシーバ基板２０に照射されることを防止できるので、太陽電池素子１１に対する配線パターン２０ｐが形成されたレシーバ基板２０の焼損を防止して信頼性の高い太陽電池１０とすることができる。
【００８１】
柱状光学部材３０は、例えば、ガラス、耐熱ガラス、一般的な透明樹脂などによって構成することが可能である。集光した太陽光Ｌｓが有する高いエネルギー密度に耐える特性を有する材料を適用することが望ましい。つまり、太陽光Ｌｓによる温度上昇、急激な温度変化に耐えられる耐熱ガラスが特に望ましいがこれに限るものではない。
【００８２】
また、集光した太陽光Ｌｓが柱状光学部材３０に加える熱エネルギーと、不要な太陽光によって保持部４０（当接枠体４１）に加えられた熱エネルギーとを、当接枠体４１から支持体４２、支持体設置部４３を介してレシーバ基板２０およびヒートシンク６０へ放熱し、保持部４０からの熱エネルギーが太陽電池素子１１に与える影響を防止して太陽電池素子１１の耐熱性を向上させることが可能となる。
【００８３】
また、当接枠体４１の内側（柱状光学部材３０と当接する部分）の角部（隅部）には、柱状光学部材３０の角に対応させて角用溝部４１ｇが形成されている。つまり、柱状光学部材３０の角は角用溝部４１ｇが構成する空間に配置されることから、当接枠体４１と直接接触することがなく、組み立て時において破損を生じる恐れがない。また、柱状光学部材３０の側面３３と当接枠体４１の内側面は、それぞれ平面で構成されているので、高精度に当接させることが可能であり、高精度に位置決めすることができる。
【００８４】
また、保持部４０は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属、あるいはポリエチレンなどの合成樹脂などを適用することが可能である。放熱性、熱膨張特性などを考慮して金属とすることが望ましい。また、軽量化、低コスト化の観点からは、アルミニウムとすることが望ましい。
【００８５】
なお、角用溝部４１ｇには、接着樹脂を充填して柱状光学部材３０と保持部４０（当接枠体４１）との接着強度を向上させることが可能であり、機械的強度を向上させて柱状光学部材３０の安定性を向上させることができる。また、集光束領域ＦＬＲが最小となる最小集光束領域ＦＬＲｓ（本発明でいう最小光束領域）は、当接枠体４１に対して柱状光学部材３０の照射面３２側に位置するように構成してある。したがって、当接枠体４１の内側面では、太陽光Ｌｓが柱状光学部材３０の側面３３に照射しないことから、太陽光Ｌｓに対する影響を全く生じない。つまり、角用溝部４１ｇに接着樹脂を充填した場合でも、集光特性に対して悪影響を及ぼすことはない。
【００８６】
レシーバ基板２０に載置された太陽電池素子１１の周囲には、環状（額縁状）の内側樹脂止め接着部２２がレシーバ基板２０に接着性樹脂を塗布して形成されている。内側樹脂止め接着部２２には、内側樹脂止め部２３が接着（載置）されている。また、内側樹脂止め部２３（内側樹脂止め接着部２２）の内側には、太陽電池素子１１と柱状光学部材３０の照射面３２との間の空間を充填する透光性樹脂の樹脂封止部２５が形成されている。
【００８７】
つまり、内側樹脂止め部２３（内側樹脂止め接着部２２）は、太陽電池素子１１と柱状光学部材３０の照射面３２との間を透光性樹脂で樹脂封止して樹脂封止部２５を形成するとき、透光性樹脂の漏出を防止する樹脂止めとして利用される。
【００８８】
樹脂封止部２５によって、太陽電池素子１１の表面を確実に保護して外部環境からの影響を排除することが可能となり、耐候性に優れた信頼性の高い太陽電池１０とすることができる。
【００８９】
樹脂封止部２５を構成する透光性樹脂は、光透過性が高く、優れた接着性を有することが望ましい。例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを適用することが可能である。樹脂封止部２５は、太陽電池素子１１の表面を被覆して、太陽電池素子１１の耐水性、耐湿性を向上させる。また、柱状光学部材３０（照射面３２）に接着されることから、柱状光学部材３０を固定する作用を有する。
【００９０】
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール１は、太陽光Ｌｓを集光して太陽電池１０に入射させる集光レンズ５０と、集光レンズ５０により集光した太陽光Ｌｓを光電変換する太陽電池１０とを備える。本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール１によれば、集光した太陽光Ｌｓ（集光束領域ＦＬＲ）が柱状光学部材３０（入射面３１）の中心（光軸Ｌａｘ）に対して位置ズレを生じた場合に、入射面３１に形成された入射面集光束領域ＦＬＲｄを入射面３１の領域内に確実に位置させ、集光した太陽光Ｌｓを側面３３での全反射によって照射面３２から太陽電池素子１１へ確実に照射して集光効率の低下を防止することが可能となる。また、保持部４０、レシーバ基板２０、およびヒートシンク６０によって放熱性を向上させることが可能となる。さらに加えて、側面露出用溝部４１ｈｇによって柱状光学部材３０の側面３３での反射損を低減して集光効率を安定化させ、また、側面露出用溝部４１ｈｇでの煙突作用によって放熱特性を向上させることが可能となる。その結果、集光特性および放熱性を向上させた太陽電池１０を備え、発電効率および発電電力を向上させた耐熱性および信頼性の高い集光型太陽光発電モジュール１とすることができる。
【００９１】
したがって、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール１は、入射面集光束領域ＦＬＲｄが入射面３１の中心（光軸Ｌａｘ）に対して位置ズレを生じたとき、集光効率が低下する恐れがなく、また、余分な太陽光Ｌｓに対する放熱性を確保することができるので、集光効率と変換光率を向上させ、高い耐熱性および信頼性を実現することが可能となる。
【００９２】
また、集光束領域ＦＬＲが最小となる最小集光束領域ＦＬＲｓは、柱状光学部材３０の内部に位置する。したがって、集光レンズ５０による焦点群ＦＰｇ（図３Ａ参照）の位置を柱状光学部材３０の内部に位置させて入射面集光束領域ＦＬＲｄでのエネルギー密度を抑制することが可能となる。その結果、高い熱エネルギーに起因する入射面３１での柱状光学部材３０の焼損を防止して、信頼性の高い集光型太陽光発電モジュール１とすることができる。
【００９３】
つまり、柱状光学部材３０の入射面３１の表面に例えばゴミが付着した場合に、集光された太陽光Ｌｓによる高い熱エネルギーによってゴミが燃焼して柱状光学部材３０を焼損することを防止し、信頼性の高い集光型太陽光発電モジュール１とすることができる。
【００９４】
最小集光束領域ＦＬＲｓは、当接枠体４１の底部４１ｂと、柱状光学部材３０の入射面３１との間に位置する構成としてあることが望ましい。この構成により、柱状光学部材３０の側面３３での全反射を側面３３が当接枠体４１（保持面４１ｈ）に当接していない位置で生じさせることが可能となることから、当接枠体４１による反射損を生じることがなく、集光効率を安定化させて太陽電池１０の出力特性を安定化することができる。
【００９５】
つまり、柱状光学部材３０の側面３３の全反射を生じる領域は、当接枠体４１の底部４１ｂから照射面３２に渡る領域では当接枠体４１（保持面４１ｈ）に当接せずに空間に露出していることから、柱状光学部材３０に供給される太陽光Ｌｓによる熱エネルギーを効率的に空間に放出することが可能となる。
【００９６】
なお、入射面集光束領域ＦＬＲｄの大きさは、太陽電池１０に対する集光レンズ５０の集光特性、大きさ、距離を光学的に算出して設定することが可能である。また、最小集光束領域ＦＬＲｓの大きさと位置は、太陽電池１０に対する集光レンズ５０の集光特性、大きさ、距離、さらには太陽電池素子１１に対する柱状光学部材３０の大きさ、距離を光学的に算出して求める設定することが可能である。
【００９７】
次に、図２を用いて、本実施の形態に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールの太陽光波長に対する特性について説明する。
【００９８】
図２は、本発明の実施の形態に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールの太陽光波長に対する特性を概念的に示す側面図である。なお、以降の図では太陽電池および集光型太陽光発電モジュールの構造を簡略化して示すことがある。
【００９９】
太陽光Ｌｓの波長領域は、短波長の４００ｎｍから中間波長の１０００ｎｍ（１μｍ）までの中短波長側領域（中短波長側ともいう）と、１μｍを越える長波長側領域（長短波長側ともいう）とを含んでいる。集光レンズ５０により集光した太陽光Ｌｓの内で、太陽光Ｌｓの中短波長側領域は、入射面３１の中央付近に集光され中短波長側集光束領域ＦＬＲｂを構成する。また、太陽光Ｌｓの長波長側領域は、中短波長側集光束領域ＦＬＲｂ、およびその外周（入射面３１の外周、さらには当接枠体４１に対応する領域）に長波長側集光束領域ＦＬＲｃを構成する。
【０１００】
太陽光Ｌｓの中短波長側領域（４００ｎｍないし１０００ｎｍ）は、太陽電池素子１１の光電変換にそのまま寄与する。したがって、中短波長側領域（４００ｎｍないし１０００ｎｍ）が構成する集光束領域である中短波長側集光束領域ＦＬＲｂは、確実に太陽電池素子１１に照射される構成としてある。
【０１０１】
本実施の形態では、中短波長側集光束領域ＦＬＲｂは、柱状光学部材３０の入射面３１に入射し、柱状光学部材３０の内部で進行した後、側面３３で全反射する。つまり、柱状光学部材３０の入射面３１は、中短波長側集光束領域ＦＬＲｂを入射面３１の内側に位置する。逆に言えば、中短波長側集光束領域ＦＬＲｂは、集光レンズ５０によって入射面３１の内側に位置する。
【０１０２】
他方、太陽光Ｌｓの長波長側領域（１μｍ超）は、全てが太陽電池素子１１の光電変換に寄与するわけではなく、光電変換に寄与するに必要なエネルギーは入射エネルギーの３分の２程度であれば良い。また、太陽光Ｌｓの長波長側領域は、太陽電池１０の温度を上昇させて光電変換効率を低下させる作用がある。
【０１０３】
したがって、本実施の形態では、太陽光Ｌｓの長波長側領域（１μｍ超）が構成する集光束領域である長波長側集光束領域ＦＬＲｃの外周側の一部（中短波長側集光束領域ＦＬＲｂの外側の外周側領域ＦＬＲｃｓ）を当接枠体４１（厚さｔ）によって遮光する構成となっている。すなわち、太陽光Ｌｓの長波長側領域が構成する長波長側集光束領域ＦＬＲｃの外周側領域ＦＬＲｃｓは、柱状光学部材３０の入射面３１の外周で当接枠体４１の頂面および厚さｔに対応する領域で遮光される位置に集光レンズ５０によって集光するように構成されている。
【０１０４】
つまり、当接枠体４１の厚さｔは、太陽光Ｌｓの長波長側領域が形成する長波長側集光束領域ＦＬＲｃの外周側領域ＦＬＲｃｓを遮光する厚さとなっている。この構成により、太陽光Ｌｓの長波長側領域を当接枠体４１で遮光し、太陽光Ｌｓがレシーバ基板２０を照射することを防止することが可能となる。その結果、レシーバ基板２０の温度上昇を防止して光電変換効率を向上させることができる。なお、当接枠体４１の保持面４１ｈは、当接枠体４１の厚さｔに対応させて形成されている。
【０１０５】
ところで、太陽電池素子１１を多接合太陽電池とした場合、ボトム層の設計電流値は、トップ層、ミドル層より１．８倍程度多いためすべての領域の波長を吸収する必要はない。したがって、長波長側領域に対する遮光特性を当接枠体４１の頂面および厚さｔの部分に持たせることによって、太陽光Ｌｓの長波長側領域による温度上昇を排除することが可能となる。また、逆に中短波長側領域に対応する入射面集光束領域ＦＬＲｄ（中短波長側集光束領域ＦＬＲｂ）を高精度に柱状光学部材３０の入射面３１に位置決めし、また、柱状光学部材３０の側面３３で全反射させることによって、遮熱効果を発生させ、入射面集光束領域ＦＬＲｄの位置ズレによる出力低減を防止して出力の安定化を確保することができる。
【０１０６】
次に、図３Ａおよび図３Ｂを用いて、本実施の形態に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールについてさらに説明する。
【０１０７】
図３Ａは、本発明の実施の形態に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールでの集光レンズの温度特性による太陽光波長に対する焦点の変位状態を概念的に示す側面図である。
【０１０８】
図３Ｂは、図３Ａに示した太陽電池の入射面での入射面集光束領域の変位状態を概念的に示す平面図である。
【０１０９】
本実施の形態に係る集光レンズ５０は、例えば、シリコーン樹脂で形成したフレネルレンズとしてある。シリコーン樹脂の温度が、例えば２０℃ないし４０℃と変化した場合、例えば波長６５０ｎｍに対する屈折率は、温度の変化に対応して１．４０９（２０℃）ないし１．４０３（４０℃）と変化する。なお、屈折率の変化は、全波長に対して生じる。
【０１１０】
したがって、温度が変化するときの集光束領域ＦＬＲは温度に従って変動する。例えば、温度Ｔ１＞温度Ｔ２＞温度Ｔ３とした場合、温度Ｔ１のときの集光束領域ＦＬＲ（Ｔ１）＜温度Ｔ２のときの集光束領域ＦＬＲ（Ｔ２）＜温度Ｔ３のときの集光束領域ＦＬＲ（Ｔ３）となる。また、温度Ｔ１のときの入射面集光束領域ＦＬＲｄ（Ｔ１）、温度Ｔ２のときの入射面集光束領域ＦＬＲｄ（Ｔ２）、温度Ｔ３のときの入射面集光束領域ＦＬＲｄ（Ｔ３）の関係は、入射面集光束領域ＦＬＲｄ（Ｔ１）＜入射面集光束領域ＦＬＲｄ（Ｔ２）＜入射面集光束領域ＦＬＲｄ（Ｔ３）となる。
【０１１１】
つまり、温度Ｔ１のときの焦点ＦＰ（Ｔ１）、温度Ｔ２のときの焦点ＦＰ（Ｔ２）、温度Ｔ３のときの焦点ＦＰ（Ｔ３）の位置は、入射面３１から順に焦点ＦＰ（Ｔ１）、焦点ＦＰ（Ｔ２）、焦点ＦＰ（Ｔ３）となる。したがって、焦点ＦＰ（Ｔ１）、焦点ＦＰ（Ｔ２）、焦点ＦＰ（Ｔ３）は、焦点ＦＰの集合であり、焦点群ＦＰｇを構成する。
【０１１２】
すなわち、集光レンズ５０の温度が、温度Ｔ１ないし温度Ｔ３の間で変化したとき、焦点ＦＰは焦点ズレＳｆｐを生じ、集光レンズ５０の集光特性を変動させる。また、入射面３１での入射面集光束領域ＦＬＲｄは、屈折率の変化の影響を受けて変化することとなる。
【０１１３】
集光レンズ５０の径は、例えば３０ｃｍ、集光レンズ５０と太陽電池素子１１との間隔は、例えば３０ｃｍとしてある。この形状としたとき、温度Ｔ１（例えば４０℃）のとき入射面集光束領域ＦＬＲｄ（Ｔ１）は直径約６．５ｍｍ、温度Ｔ２（例えば３０℃）のとき入射面集光束領域ＦＬＲｄ（Ｔ２）は直径約７ｍｍ、温度Ｔ３（例えば２０℃）のとき入射面集光束領域ＦＬＲｄ（Ｔ３）は直径約７．５ｍｍである場合、矩形状とした入射面３１の辺の長さｗを例えば９．４ｍｍとしておけば、入射面集光束領域ＦＬＲｄは、温度変化に伴う集光特性の変化があっても、必ず入射面３１の内側に入射することとなり、集光特性の変動を実質上防止することが可能となる。
【０１１４】
また、このときの、焦点ＦＰ（Ｔ１）から焦点ＦＰ（Ｔ３）に渡る焦点ズレＳｆｐは、約１０ｍｍであった。したがって、当接枠体４１の底部４１ｂから柱状光学部材３０の照射面３２までの距離は、少なくとも１０ｍｍ以上としておけば良いこととなる。
【０１１５】
上述したとおり、本実施の形態では、集光レンズ５０の温度変化に伴って変位する集光レンズ５０の焦点ＦＰが構成する焦点群ＦＰｇは、当接枠体４１の底部４１ｂと柱状光学部材３０の照射面３２との間に位置する構成としてある。したがって、集光レンズ５０の温度変化によって焦点が変位したときに、側面３３での全反射を当接枠体４１と当接していない位置で生じさせることが可能となり、集光効率を安定化させて太陽電池１０の出力特性を安定化することができる。
【０１１６】
また、焦点ＦＰを当接枠体４１の底部４１ｂと柱状光学部材３０の照射面３２との間に位置することから、焦点ＦＰの位置が保持部４０の外周に対応する位置に移動することを防止し、太陽光Ｌｓがレシーバ基板２０を例外的に照射するような場合でも、レシーバ基板２０の表面での集光束領域ＦＬＲの熱エネルギー密度を抑制することが可能となることから、レシーバ基板２０の温度上昇を防止し、焼損を回避することができる。
【０１１７】
次に、図４を用いて、追尾集光型の太陽電池および集光型太陽光発電モジュールについて説明する。
【０１１８】
図４は、本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュールを間欠追尾制御したときの追尾状態と入射面に形成される入射面集光束領域との関係を概念的に示す追尾状態概念図である。図４（Ａ）は太陽光に対して集光型太陽光発電モジュールが正対した状態を示した図である。図４（Ｂ）は太陽光に対して集光型太陽光発電モジュールを先行して移動させた状態を示した図である。図４（Ｃ）は移動させた集光型太陽光発電モジュールが太陽光の移動によって再度正対した状態を示した図である。図４（Ｄ）は太陽光の移動によって集光型太陽光発電モジュールが遅れを生じた状態をそれぞれ示している。
【０１１９】
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール１（太陽電池１０）は、いわゆる追尾制御によって太陽光Ｌｓに対して正対する構成としてある。つまり、太陽移動方向ＳＳＤに沿って集光型太陽光発電モジュール１（入射面３１）に対する太陽光Ｌｓの入射方向が変動することから、集光型太陽光発電モジュール１は、追尾制御部５によって太陽方位角に対して間欠的に旋回駆動され、また、太陽高度に対して間欠的に傾倒駆動される構成となっている。なお、図４では、理解を容易にするために旋回駆動された状態のみを示しているが、旋回駆動と共に傾倒駆動に対しても同様の駆動制御が実行されている。
【０１２０】
追尾制御を効率的に実行するために、集光型太陽光発電モジュール１に対する追尾制御は、規定時間毎に実行される。つまり、追尾制御部５による追尾制御は、いわゆる間欠追尾制御態様とされている。なお、集光型太陽光発電モジュール１の形状（集光レンズ５０の径、集光レンズ５０と太陽電池素子１１の間隔）は、図４に示す通りである。
【０１２１】
間欠追尾制御は、例えば以下のようにして実行することが可能である。
【０１２２】
太陽光Ｌｓに対して遅れた位置（同図（Ａ）の直前の位置）にあった集光型太陽光発電モジュール１を矢符Ｒｏｔ方向へ旋回駆動して、太陽光Ｌｓに対して正対する状態（同図（Ａ））を通過させ、太陽光Ｌｓを追い越した位置に移動させ固定する（同図（Ｂ））。
【０１２３】
集光型太陽光発電モジュール１が太陽光Ｌｓを追い越したときの旋回角度は、正対位置に対して、最大角度で例えば＋０．０５度とされている。入射面３１の辺の長さｗを９．４ｍｍ、入射面集光束領域ＦＬＲｄの直径を７ｍｍとしたとき、入射面集光束領域ＦＬＲｄの旋回ズレｄｗは正対時に対して１ｍｍとなる。
【０１２４】
太陽光Ｌｓは、太陽光Ｌｓに対して進んだ位置（同図（Ｂ））に移動された集光型太陽光発電モジュール１に入射面集光束領域ＦＬＲｄを入射しつつ再度正対する状態（同図（Ｃ））を通過し、集光型太陽光発電モジュール１を追い越した位置（同図（Ｄ））に移動する。
【０１２５】
太陽光Ｌｓが集光型太陽光発電モジュール１を追い越したときの旋回角度は、正対位置に対して、最大角度で例えば−０．０５度とされている。したがって、集光型太陽光発電モジュール１が太陽光Ｌｓを追い越したときに対して反対側で、入射面集光束領域ＦＬＲｄの旋回ズレｄｗは正対時に対して１ｍｍとなる。
【０１２６】
したがって、集光型太陽光発電モジュール１が太陽光Ｌｓを追い越した場合、あるいは太陽光Ｌｓが集光型太陽光発電モジュール１を追い越した場合のいずれであっても、旋回角度の最大値での入射面集光束領域ＦＬＲｄの正対時に対する旋回ズレｄｗは、入射面３１の大きさに対して十分小さい値とすることが可能であることから、追尾制御（旋回制御）による意図的な位置ズレ操作が実行された場合でも集光特性が変動することが無く、集光効率を低下させることはない。
【０１２７】
また、傾倒駆動での傾倒角度は、最大角度で±０．０２５度、傾倒ズレは、０．５ｍｍとすることが可能である。つまり、傾倒角度の最大値での入射面集光束領域ＦＬＲｄの正対時に対する傾倒ズレは、入射面３１の大きさに対して十分小さい値とすることが可能であることから、追尾制御（傾倒制御）による意図的な位置ズレ操作が実行された場合でも集光効率を低下させることはない。
【０１２８】
上述したとおり、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール１では、太陽電池１０（集光型太陽光発電モジュール１）の位置を太陽軌道上の太陽の移動先へ規定時間毎に先行して移動させる間欠追尾制御態様としたとき、入射面集光束領域ＦＬＲｄは、入射面３１の内側に位置する構成としてある。
【０１２９】
したがって、太陽の移動先へ先行して移動させる間欠追尾制御としたときでも、太陽電池１０の集光特性の変動を抑制して集光効率を安定化させることが可能となるので、太陽電池１０の出力特性を安定化させて信頼性の高い集光型太陽光発電モジュール１とすることができる。
【０１３０】
次に、図５を用いて、本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュールの集光レンズと太陽電池との間で組み立て誤差を生じたときの設定角度ズレと入射面に形成される入射面集光束領域との関係を説明する。
【０１３１】
柱状光学部材３０の入射面３１に形成される入射面集光束領域ＦＬＲｄと、入射面３１の中心（光軸Ｌａｘ）との位置ズレは、上述した稼動中の場合に限らず、製造工程での組み立て誤差に起因して生じることがある。すなわち、太陽電池１０（太陽電池素子１１）と集光レンズ５０との間には高精度の平行性が要求される。しかし、集光レンズ５０は、太陽電池１０に対して本来の平行位置からずれて設定角度ズレαを生じた状態で集光型太陽光発電モジュール１として組み立てられることがある。
【０１３２】
このような太陽電池１０に対する集光レンズ５０の組み立て誤差を伴う場合、集光レンズ５０によって集光された太陽光Ｌｓ（集光束領域ＦＬＲ）は、柱状光学部材３０の入射面３１に対して位置ズレを生じる。つまり、位置ズレの無い入射面集光束領域ＦＬＲｄに対して、柱状光学部材３０の入射面３１には横方向へ位置ズレした入射面集光束領域ＦＬＲｄｓが形成される。
【０１３３】
図４（図４（Ａ）ないし図４（Ｄ））に示すように、入射面３１の辺の長さｗを９．４ｍｍ、入射面集光束領域ＦＬＲｄの直径を７ｍｍとした場合、設定角度ズレαが最大値で例えば０．１度としたとき、位置ズレした入射面集光束領域ＦＬＲｄｓは、本来の入射面集光束領域ＦＬＲｄに対して最大１ｍｍのズレを生じる。つまり、集光レンズ５０がいずれの方向に対して位置ズレした場合であっても、入射面集光束領域ＦＬＲｄｓは、柱状光学部材３０の入射面３１の内側に位置することが可能となる。したがって、集光効率を低下させることがなく、集光効率と変換光率を向上させた耐熱性および信頼性の高い集光型太陽光発電モジュール１とすることが可能となる。
【０１３４】
次に、図６Ａないし図６Ｋを用いて、本実施の形態に係る太陽電池製造方法について説明する。
【０１３５】
図６Ａは、本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法でレシーバ基板に太陽電池をダイボンディングした状態を斜視図で示す工程図である。
【０１３６】
図６Ｂは、本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で太陽電池にワイヤボンディングを施した状態を斜視図で示す工程図である。
【０１３７】
図６Ｃは、本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で内側樹脂止め部が接着される内側樹脂止め接着部を形成した状態を斜視図で示す工程図である。
【０１３８】
図６Ｄは、本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で内側樹脂止め接着部に内側樹脂止め部を接着する前の状態を分解斜視図で示す工程図である。
【０１３９】
図６Ｅは、本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で保持部をレシーバ基板に仮固定する前の状態を分解斜視図で示す工程図である。
【０１４０】
図６Ｆは、図６Ｅで示した保持部の平面視状態を示す平面図である。
【０１４１】
図６Ｇは、本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で内側樹脂止め部の内側に透光性樹脂を注入した後、保持部に柱状光学部材を当接させて照射面を透光性樹脂に載置する前の状態を分解斜視図で示す工程図である。
【０１４２】
図６Ｈは、本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で保持部に柱状光学部材を当接させて照射面を透光性樹脂に載置した状態を斜視図で示す工程図である。
【０１４３】
図６Ｊは、本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で保持部、レシーバ基板、ヒートシンクを締結する前の状態を分解斜視図で示す工程図である。
【０１４４】
図６Ｋは、本発明の実施の形態に係る太陽電池製造方法で保持部、レシーバ基板、ヒートシンクを締結した状態を斜視図で示す工程図である。
【０１４５】
本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、集光レンズ５０により集光した太陽光Ｌｓを光電変換する太陽電池素子１１と、太陽電池素子１１を載置したレシーバ基板２０と、レシーバ基板２０からの熱を放熱するヒートシンク６０と、集光した太陽光Ｌｓを入射させる入射面３１と太陽電池素子１１に対向して配置し太陽電池素子１１に太陽光Ｌｓを照射する照射面３２とを有する柱状光学部材３０と、レシーバ基板２０に立設され柱状光学部材３０を保持する保持部４０とが備えられた太陽電池１０を製造する方法である。
【０１４６】
保持部４０には、柱状光学部材３０の側面３３に当接し入射面３１から照射面３２の方向へ厚さｔを持たせた枠状の当接枠体４１と、柱状光学部材３０から離して配置し当接枠体４１を支持する支持体４２と、当接枠体４１の外側でレシーバ基板２０に平行に延長してレシーバ基板２０に当接し支持体４２をレシーバ基板２０に設置する支持体設置部４３とが設けられている。
【０１４７】
また、当接枠体４１には、柱状光学部材３０の側面３３に当接して側面３３を保持する保持面４１ｈが備えられている。保持面４１ｈは、柱状光学部材３０の側面３３を露出させる空間を当接枠体３３の厚さｔの方向で構成する側面露出用溝部４１ｈｇが備えられている（図６Ｅ、図６Ｆ、図６Ｇ）。
【０１４８】
また、本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、基板準備工程（図６Ａ、図６Ｂ）、樹脂止め部形成工程（図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅ）、支持体仮固定工程（図６Ｅ、図６Ｇ）、透光性樹脂注入工程（図６Ｇ）、柱状光学部材載置工程（図６Ｇ、図６Ｈ）、樹脂封止部形成工程（図６Ｈ）、保持部締結工程（図６Ｊ、図６Ｋ）を備える。
【０１４９】
まず、太陽電池素子１１を載置したレシーバ基板２０を準備する（基板準備工程。図６Ａ、図６Ｂ）。つまり、レシーバ基板２０に形成された配線パターン２０ｐに太陽電池素子１１、逆流防止ダイオード１２をダイボンディングし（図６Ａ）、ワイヤ１３をワイヤボンディングする（図６Ｂ）。なお、太陽電池素子１１は、例えば化合物半導体で構成され、逆流防止ダイオード１２は、例えばシリコン単結晶で構成されている。
【０１５０】
配線パターン２０ｐは、太陽電池素子１１、逆流防止ダイオード１２のプラス電極、マイナス電極に対応させて配置され、太陽電池素子１１、逆流防止ダイオード１２がダイボンディングされる側の配線パターン２０ｐは、例えばプラス電極とされ、太陽電池素子１１、逆流防止ダイオード１２がワイヤボンディングされる側の配線パターン２０ｐは、例えばマイナス電極とされる。
【０１５１】
配線パターン２０ｐは、レシーバ基板２０の表面に形成された絶縁膜２０ｉに対して積層された銅の金属薄板で形成される。プラス電極となる配線パターン２０ｐには、太陽電池素子１１と逆流防止ダイオード１２の周囲にソルダーレジスト２０ｒが形成される。つまり、太陽電池素子１１および逆流防止ダイオード１２がダイボンディングされる領域では、ソルダーレジスト２０ｒは、開口されている。
【０１５２】
したがって、ソルダーレジスト２０ｒが開口された領域にチップ半田（不図示）を載置し、チップ半田の上に太陽電池素子１１および逆流防止ダイオード１２を載置した後、半田リフロー炉でチップ半田を熱処理することによって、太陽電池素子１１および逆流防止ダイオード１２を高精度に位置合わせしてダイボンディングすることができる。
【０１５３】
配線パターン２０ｐ（銅の金属薄板）の厚さは、太陽電池素子１１で発生する熱を外部（ヒートシンク６０）へ放熱するに十分な厚さを確保する必要がある。本実施の形態では、配線パターン２０ｐの厚さを、例えば３００μｍとした。この厚さとすることによって、熱は、配線パターン２０ｐからレシーバ基板２０（ヒートシンク６０）へ放熱される。
【０１５４】
レシーバ基板２０は、長方形とされ、中央に太陽電池素子１１および逆流防止ダイオード１２が配置され、中央から長手方向に配線パターン２０ｐが延長され、延長された端部は、外部に接続される接続端子２０ｐｔとされている。レシーバ基板２０（配線パターン２０ｐ）を長手方向へ延長した長方形（延長形状）とすることによって、正方形とした場合に比較してレシーバ基板２０の面積を縮小することが可能となり、生産性を向上させ、コストを低減することが可能となる。
【０１５５】
レシーバ基板２０は、長方形の対角線上に近い位置に対称に配置された締結用穴２０ｈを有し、一方の長辺に切り欠き部２０ｃを有する構成とされている。締結用穴２０ｈによって、支持体設置部４３、レシーバ基板２０、ヒートシンク６０の相互間を高精度に位置合わせし、締結することが可能となる。また、切り欠き部２０ｃによって、レシーバ基板２０の方向性を正確に表示して、生産工程での取り扱いを容易にし、正確な取り扱いを行なうことが可能となる。
【０１５６】
太陽電池素子１１と逆流防止ダイオード１２とに対応させて開口されたソルダーレジスト２０ｒによって、半田チップを半田リフロー炉で溶融させたときの作用を太陽電池素子１１および逆流防止ダイオード１２に対して高精度に及ぼすことが可能となり、太陽電池素子１１および逆流防止ダイオード１２を高精度に位置決めすることができる。
【０１５７】
基板準備工程の後、レシーバ基板２０に接着性樹脂を塗布して、太陽電池素子１１を樹脂封止する透光性樹脂が注入される内側樹脂止め接着部２２を形成し（図６Ｃ）、透光性樹脂の漏出を防止する内側樹脂止め部２３を内側樹脂止め接着部２２に接着する（図６Ｄ、図６Ｅ）（樹脂止め部形成工程）。
【０１５８】
内側樹脂止め部２３（内側樹脂止め接着部２２）は、後の工程で太陽電池素子１１を樹脂封止する透光性樹脂が注入されることから、太陽電池素子１１の周囲に環状（額縁状）に形成される。また、内側樹脂止め接着部２２は、内側樹脂止め部２３を接着して固定することから、内側樹脂止め部２３に対応する位置にのみ形成する。
【０１５９】
内側樹脂止め部２３は、例えばＰＰＥ（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｅｔｈｅｒ：ポリフェニレンエーテル）などの合成樹脂で予め枠体として形成され、レシーバ基板２０の表面で、太陽電池素子１１および逆流防止ダイオード１２が配置された内側領域と、接続端子２０ｐｔが配置された外側領域とを分離する機能を有する。
【０１６０】
内側樹脂止め部２３は、保持部４０で覆われることから、保持部４０との接触を防止するために外側にテーパ２３ｔを持たせてある。また、枠体としての高さＨは、例えば８ｍｍ程度としてある。内側樹脂止め部２３を配置することによって、太陽電池素子１１を確実に周囲（外側）から分離することが可能となる。
【０１６１】
樹脂止め部形成工程の後、保持部４０とレシーバ基板２０とを位置合わせして仮固定する（支持体仮固定工程。図６Ｅ、図６Ｇ）。つまり、レシーバ基板２０の締結用穴２０ｈに支持体設置部４３の締結用穴４３ｈを位置合わせすることによって保持部４０をレシーバ基板２０に位置合わせした状態とし（図６Ｅでは、保持部４０とレシーバ基板２０とを位置合わせする直前の状態を示す。）、保持部４０（支持体設置部４３）をレシーバ基板２０に仮固定する（図６Ｇでは、保持部４０とレシーバ基板２０とを仮固定した状態を示す。）。
【０１６２】
仮固定の方法としては、例えば、支持体設置部４３の側面およびレシーバ基板２０の表面に接着樹脂を塗布してレシーバ基板２０および保持部４０を軽度に接着する方法、あるいは、締結用穴２０ｈおよび締結用穴４３ｈに対して位置決めピンを貫通させる方法などを適用することが可能である。
【０１６３】
なお、図６Ｆでは、当接枠体４１、支持体４２、支持体設置部４３、締結用穴４３ｈの平面的な相関関係を示してある。図１Ａないし図１Ｃを用いて説明したように、当接枠体４１は、側面３３に対応させた矩形状としてあり、支持体４２は、当接枠体４１から柱状に配置してある。
【０１６４】
また、図６Ｆでは、太陽電池素子１１と締結部材４５との位置を参考に２点鎖線で示してある。図１Ａないし図１Ｃを用いて説明したように、太陽電池素子１１は、当接枠体４１の中心に位置合わせされ、締結部材４５は、締結用穴４３ｈに位置合わせされる。
【０１６５】
支持体設置部４３は、当接枠体４１の外側でレシーバ基板２０に平行に延長してレシーバ基板２０に当接され、太陽電池素子１１の辺の中央と直交する直交線ＣＬに対して偏倚させている。また、支持体設置部４３は、太陽電池素子１１の中心点を中心にして回転対称（２回点対称に相当）で対になって配置され、レシーバ基板２０およびヒートシンク６０に締結される。
【０１６６】
また、当接枠体４１は、柱状光学部材３０の側面３３に当接されて側面３３を保持する保持面４１ｈを備え、保持面４１ｈは、柱状光学部材３０の側面３３を露出させる空間を当接枠体３３の厚さｔの方向で構成する側面露出用溝部４１ｈｇを備える（図６Ｅ、図６Ｆ、図６Ｇ）。側面露出用溝部４１ｈｇは、側面３３を露出させて柱状光学部材３０に加えられた熱エネルギーを空間へ放出させ、また、側面３３での全反射を生じさせることが可能となり、放熱特性および集光特性を向上させることができる。
【０１６７】
支持体設置部４３の位置を直交線ＣＬに対して偏倚させることによって、支持体設置部４３と太陽電池素子１１との間隔をできるだけ離して配置することが可能となる。したがって、当接枠部４１で吸収した熱を太陽電池素子１１に対する影響ができるだけ生じない位置でレシーバ基板２０を介してヒートシンク６０へ放熱することが可能となり、太陽電池素子１１の光電変換効率の低下を防止し、高い発電効率を実現することができる。
【０１６８】
支持体仮固定工程の後、当接枠体４１が構成する内側の空間を介して内側樹脂止め部２３の内側に透光性樹脂を注入する（透光性樹脂注入工程。なお、図６Ｇでは、透光性樹脂の注入を終了した後の状態を示している。）。つまり、太陽電池素子１１の表面と照射面３２との間の空間を透光性樹脂で充填する。透光性樹脂としては、上述したとおり、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを適用することが可能である。
【０１６９】
透光性樹脂注入工程の後、柱状光学部材３０を当接枠体４１に当接させて柱状光学部材３０の照射面３２を透光性樹脂に載置する（柱状光学部材載置工程。図６Ｇ、図６Ｈ）。図６Ｇは、柱状光学部材３０を当接枠体４１に当接させる前の状態を示し、図６Ｈは、柱状光学部材３０を当接枠体４１に当接させて柱状光学部材３０の照射面３２を透光性樹脂に載置した後の状態を示している。
【０１７０】
図６Ｈの状態で、透光性樹脂を硬化して樹脂封止部２５を形成する（樹脂封止部形成工程）。樹脂封止部２５の形成によって、柱状光学部材３０は、樹脂封止部２５に確実に接着される。また、透光性樹脂を適宜の温度に加熱することによって硬化と同時に脱泡処理を施すことが可能となり、優れた透光性を有する樹脂封止部２５を形成することができる。なお、角用溝部４１ｇは、脱泡の経路としても作用させることができる。
【０１７１】
柱状光学部材３０の照射面３２を透光性樹脂（樹脂封止部２５）に載置して接触させることから、柱状光学部材３０の照射面３２は、樹脂封止部２５の透光性樹脂によって接着され、柱状光学部材３０は太陽電池素子１１に対して確実かつ高精度に固定される。なお、角用溝部４１ｇに接着性樹脂を注入し、角用溝部４１ｇで柱状光学部材３０と保持部４０を接着、固定することによってさらに機械的強度を確保することが可能となる。
【０１７２】
樹脂封止部形成工程の後、支持体設置部４３をレシーバ基板２０とヒートシンク６０に締結する（保持部締結工程。図６Ｊ、図６Ｋ）。レシーバ基板２０とヒートシンク６０の間に、レシーバ基板２０とヒートシンク６０との界面を密着させて放熱性を向上させる熱伝導シート６１を挟んでおく。熱伝導シート６１には、方向性を規定する切り欠き部６１ｃが形成され、また、締結部材４５が貫通する締結用穴６１ｈが開口されている。
【０１７３】
締結部材４５は、保持部４０（支持体設置部４３）での締結用穴４３ｈ、レシーバ基板２０での締結用穴２０ｈ、熱伝導シート６１での締結用穴６１ｈ、ヒートシンク６０での締結用穴６０ｈを位置決めして貫通することから、保持部４０（支持体設置部４３）、レシーバ基板２０、熱伝導シート６１、およびヒートシンク６０を高精度に位置合わせして確実に締結することが可能となる。
【０１７４】
なお、ヒートシンク６０には、ヒートシンク６０をモジュールプレート７０（図７Ａ参照）に実装して締結するための実装用穴６０ｈｐが形成され、また、コネクタ部７５（図７Ｂ参照）を締結するためのコネクタ用穴６０ｈｃが形成されている。
【０１７５】
ヒートシンク６０は、レシーバ基板２０の放熱性を向上させるためレシーバ基板２０より大きい平面でレシーバ基板２０と締結され、レシーバ基板２０に対して反対側の面にフィン６２が配置されている。
【０１７６】
本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、上述したとおり、基板準備工程、樹脂止め部形成工程、支持体仮固定工程、透光性樹脂注入工程、柱状光学部材載置工程、樹脂封止部形成工程、保持部締結工程を備える。
【０１７７】
本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、上述したとおり、基板準備工程、樹脂止め部形成工程、支持体仮固定工程、透光性樹脂注入工程、柱状光学部材載置工程、樹脂封止部形成工程、保持部締結工程を備える。したがって、柱状光学部材３０の入射面３１に集光した太陽光Ｌｓを照射面３２から太陽電池素子１１に効率的に照射する柱状光学部材３０を保持部４０（当接枠体４１、保持面４１ｈ）に容易かつ高精度に組み合わせることが可能となり、集光した太陽光Ｌｓから柱状光学部材３０および当接枠体４１に加えられた熱エネルギーを太陽電池素子１１から離れた位置で放熱する保持部４０（支持体設置部４３）、レシーバ基板２０、およびヒートシンク６０を容易かつ高精度に組み立てることが可能となる。その結果、放熱特性および集光特性を向上させた光電変換効率、耐熱性、および信頼性の高い太陽電池１０を生産性良く（つまり、容易かつ高精度に）、安価に製造することができる。
【０１７８】
上記製造方法により製造した太陽電池１０を用いた集光型太陽光発電モジュールについて、図７Ａおよび図７Ｂを用いて説明する。
【０１７９】
図７Ａは、本発明の実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュールのモジュールプレートに太陽電池を実装した状態を示す斜視図である。
【０１８０】
図７Ｂは、図７Ａに示した集光型太陽光発電モジュールで太陽電池にコネクタおよびコネクタリードを接続した状態を示す斜視図である。
【０１８１】
ヒートシンク６０は、実装用穴６０ｈｐを貫通するプレート締結部材７１によって集光型太陽光発電モジュール１の要部を構成するモジュールプレート７０に締結（実装）される（図７Ａ）。したがって、太陽電池１０は、高精度かつ確実にモジュールプレート７０（集光型太陽光発電モジュール１）に位置決めされる。
【０１８２】
また、プレート締結部材７１は、締結部材４５と同様に構成することが可能である。作業性、精度、機械的強度を考慮して例えばリベットで構成することができる。
【０１８３】
接続端子２０ｐｔに対してコネクタ部７５の端子（コネクタ端子７５ｔ）が例えば半田接続される。また、コネクタ部７５は、コネクタリード７６を介して外部に接続される。コネクタ部７５は、コネクタ締結部材７７によって、コネクタ用穴６０ｈｃに締結されている。したがって、接続端子２０ｐｔは、高精度かつ確実に外部へ接続される。コネクタ締結部材７７は、プレート締結部材７１と同様に構成することが可能である。
【０１８４】
なお、上記した実施の形態では、当接枠体４１には、柱状光学部材３０の側面３３に対向する対向面に、柱状光学部材３０の側面３３に当接して側面３３を保持する保持面４１ｈが設けられているが、柱状光学部材３０と当接する形態は、これに限定されるものではなく、柱状光学部材３０の角に対向する対向部位である当接枠体４１の内側角部において柱状光学部材３０と当接してもよく、この場合であっても、上記した実施の形態と同様の作用効果を有する。図８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂに、当接枠体４１の内側角部において柱状光学部材３０と当接する形態を示す。
【０１８５】
図８Ａ，８Ｂに示す保持部４０の当接枠体４１では、その内側角部が面取り成形され、その側面（柱状光学部材３０の側面３３に対向する対向面）全面が、柱状光学部材３０の側面３３を露出する側面露出用溝部４１ｈｇとして成形されている。
【０１８６】
この当接枠体４１では、面取り成形された内側角部が、柱状光学部材３０を保持する角保持部４１ｃとして構成され、図８Ａ，８Ｂに示すように、当接枠体４１の四隅の角保持部４１ｃは、それぞれ角保持部４１ｃの上面端において柱状光学部材３０の四隅の角に当接する。具体的に、当接枠体４１の角保持部４１ｃは、柱状光学部材３０に点で当接する。なお、この図８Ａ，８Ｂに示す形態では、柱状光学部材３０の厚さ方向の中央部分において、柱状光学部材３０が当接枠体４１に当接する。
【０１８７】
また、図９Ａ，９Ｂに示す当接枠体４１では、その内側角部が面取り成形され、その側面（柱状光学部材３０の側面３３に対向する対向面）前面が、柱状光学部材３０の側面３３を露出する側面露出用溝部４１ｈｇとして成形されている。
【０１８８】
この当接枠体４１では、面取り成形された内側角部が、柱状光学部材３０を保持する角保持部４１ｃとして構成され、図９Ａ，９Ｂに示すように、当接枠体４１の四隅の角保持部４１ｃは、それぞれ角保持部４１ｃにおいて柱状光学部材３０の四隅の角に当接する。具体的に、当接枠体４１の角保持部４１ｃは、柱状光学部材３０に線で当接する。なお、この図９Ａ，９Ｂに示す形態では、柱状光学部材３０の厚さ方向の中央部分において、柱状光学部材３０が当接枠体４１に当接する。
【０１８９】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【０１９０】
また、この出願は、２００８年９月８日に日本で出願された特願２００８−２３０２５９号，特願２００８−２３０２６０号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明は、追尾集光型の太陽電池および集光型太陽光発電モジュールに有用である。
【符号の説明】
【０１９２】
１  集光型太陽光発電モジュール
５  追尾制御部
１０  太陽電池
１１  太陽電池素子
２０  レシーバ基板
２０ｐ  配線パターン
２０ｐｔ  接続端子
２０ｈ  締結用穴
２２  内側樹脂止め接着部
２３  内側樹脂止め部
２５  樹脂封止部
３０  柱状光学部材
３０ｗ  重心
３１  入射面
３２  照射面
３３  側面
４０  保持部
４０ａ  当接部
４０ｂ  非当接部
４１  当接枠体
４１ｂ  底部
４１ｃ  角保持部
４１ｇ  角用溝部
４１ｈ  保持面
４１ｈｇ  側面露出用溝部
４２  支持体
４３  支持体設置部
４３ｈ  締結用穴
４５  締結部材
５０  集光レンズ
６０  ヒートシンク
６０ｈ  締結用穴
６０ｈｃ  コネクタ用穴
６０ｈｐ  実装用穴
６１  熱伝導シート
６１ｈ  締結用穴
７０  モジュールプレート
７１  プレート締結部材
７５  コネクタ部
７５ｔ  コネクタ端子
７７  コネクタ締結部材
ＣＬ  直交線
ＦＬＲ  集光束領域
ＦＬＲｂ  中短波長側集光束領域
ＦＬＲｃ  長波長側集光束領域
ＦＬＲｃｓ  外周側領域
ＦＬＲｄ  入射面集光束領域
ＦＬＲｓ  最小集光束領域
ＦＬＲ（Ｔ１）  集光束領域（温度Ｔ１）
ＦＬＲ（Ｔ２）  集光束領域（温度Ｔ２）
ＦＬＲ（Ｔ３）  集光束領域（温度Ｔ３）
ＦＬＲｄ（Ｔ１）  入射面集光束領域（温度Ｔ１）
ＦＬＲｄ（Ｔ２）  入射面集光束領域（温度Ｔ２）
ＦＬＲｄ（Ｔ３）  入射面集光束領域（温度Ｔ３）
ＦＰ  焦点
ＦＰｇ  焦点群
ＦＰ（Ｔ１）  焦点（温度Ｔ１）
ＦＰ（Ｔ２）  焦点（温度Ｔ２）
ＦＰ（Ｔ３）  焦点（温度Ｔ３）
Ｌａｘ  光軸
Ｌｓ  太陽光
Ｓｆｐ  焦点ズレ
ＳＳＤ  太陽移動方向
ｔ  厚さ
α  設定角度ズレ
θ  傾斜角（側面３３の傾斜）
【図１Ａ】
2010027083.tif 000003
【図１Ｂ】
2010027083.tif 000004
【図１Ｃ】
2010027083.tif 000005
【図２】
2010027083.tif 000006
【図３Ａ】
2010027083.tif 000007
【図３Ｂ】
2010027083.tif 000008
【図４】
2010027083.tif 000009
【図５】
2010027083.tif 000010
【図６Ａ】
2010027083.tif 000011
【図６Ｂ】
2010027083.tif 000012
【図６Ｃ】
2010027083.tif 000013
【図６Ｄ】
2010027083.tif 000014
【図６Ｅ】
2010027083.tif 000015
【図６Ｆ】
2010027083.tif 000016
【図６Ｇ】
2010027083.tif 000017
【図６Ｈ】
2010027083.tif 000018
【図６Ｊ】
2010027083.tif 000019
【図６Ｋ】
2010027083.tif 000020
【図７Ａ】
2010027083.tif 000021
【図７Ｂ】
2010027083.tif 000022
【図８Ａ】
2010027083.tif 000023
【図８Ｂ】
2010027083.tif 000024
【図９Ａ】
2010027083.tif 000025
【図９Ｂ】
2010027083.tif 000026
【図１０】
2010027083.tif 000027
【国際調査報告】
2010027083.tif 000028
2010027083.tif 000029
2010027083.tif 000030
2010027083.tif 000031