(57)【要約】【課題】  太陽高度が変化し太陽光の入射方向が変化する場合においても太陽電池を動かすことなく受光面積を維持して、安定した発電を行なえる太陽電池及び太陽光発電装置を提供する。【解決手段】  太陽電池１が断面略円形状に形成され、外周に太陽光を受光して太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換するＰＮ層１ａが設けられている。また、この太陽電池１の内孔に冷却材を流通させる冷却材流通手段５や、太陽光を受光するとともに反射し反射光を太陽電池１に照射する反射部材を備える。【選択図】  図１
2006310452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面略円形状に形成され、外周に太陽光を受光して該太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換するＰＮ層が設けられていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
請求項１記載の太陽電池において、
断面略円形状に形成された円筒部材が設けられ、該円筒部材の外周面に前記ＰＮ層が形成されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項３】
請求項２記載の太陽電池と、前記円筒部材の内孔に冷却材を流通させる冷却材流通手段とを備えたことを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の太陽電池と、前記太陽光を反射させて、反射光を前記太陽電池に照射する反射部材とを備えたことを特徴とする太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池及びこれを備えた太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
接合したＰ型半導体とＮ型半導体（ＰＮ層）を備え、このＰＮ層によって太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、そのエネルギー源が無尽蔵で資源枯渇の心配がないうえ、発電時に二酸化炭素の排出がなく自然環境を損なう恐れがないという特長を有している。一方で、地表に到達する太陽光のエネルギー密度が小さいため、大きな電力を取得するには大きな受光面積を備える必要があり、また、気象条件や設置場所によって発電量が大きく異なるという特性をも有している。
【０００３】
一般に、例えばシリコン半導体結晶系の太陽電池では、太陽電池の１℃の温度変化で発電量が約０．４％変化し、外気温や日照によって温度が上昇すると発電量が低下し、温度が低下すると発電量が上昇する。このため、太陽電池は、より多くの太陽光を受光しつつ温度を上昇させないという相反条件を満たすことが求められている。
【０００４】
また、太陽の方位や傾斜角（太陽高度）の変化に従い必然的に光エネルギーの入射方向が変化する。この光エネルギーの入射方向の変化に対して発電量を維持するためには、太陽電池の受光面を太陽に向けることが必要となる。これに対し、パネル状に形成された太陽電池の角度を太陽に追従するように経時的に変化させ、常に太陽光を最大に受光できるようにした太陽光発電装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２５６５８５号公報
【特許文献２】特開２０００−１５０９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の太陽に追従させ、常に太陽光を太陽電池に受光させる太陽光発電装置では、太陽高度を検知して太陽電池の角度を変える駆動手段やこれを制御する制御装置を要するため、その構成が複雑化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑み、太陽高度が変化し太陽光の入射方向が変化する場合においても太陽電池を動かすことなく受光面積を維持して、安定した発電を行なえる太陽電池及び太陽光発電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】
【０００７】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００８】
本発明の太陽電池は、断面略円形状に形成され、外周に太陽光を受光して該太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換するＰＮ層が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の太陽電池は、断面略円形状に形成された円筒部材が設けられ、該円筒部材の外周面に前記ＰＮ層が形成されていてもよい。
【００１０】
さらに、本発明の太陽光発電装置は、前記の太陽電池と、前記円筒部材の内孔に冷却材を流通させる冷却材流通手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の太陽光発電装置は、上記の太陽電池と、前記太陽光を反射させて、反射光を前記太陽電池に照射する反射部材とを備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽電池によれば、断面略円形状の外周縁にＰＮ層が設けられていることによって、ＰＮ層の受光面を太陽電池の軸線を中心とした放射方向に向けることができる。これにより、太陽高度が変化し太陽光の入射方向が変化した場合においても、太陽電池を動かすことなく、常に太陽光が照射される受光面の受光面積を一定にすることができるため、従来のパネル状に形成された太陽電池と比較して、安定した発電を行なうことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の太陽電池においては、断面略円形状に形成された円筒部材の外周面にＰＮ層が形成されていることによって、受光面を太陽電池の軸線を中心とした放射方向に向けることができる。
【００１４】
さらに、本発明の太陽光発電装置においては、前記太陽電池の円筒部材に冷却材流通手段を接続し円筒部材の内孔に冷却材を流通させることによって、太陽電池の温度を低下させることができ、発電量を増大させることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の太陽光発電装置においては、太陽光を反射してこの反射光を太陽電池の受光面に照射する反射部材を設けることによって、直接的に受光面に照射される太陽光に加えて、反射部材によって間接的に受光面に太陽光を照射させることが可能となる。これにより、太陽電池の受光量を増大させることができるため、発電量の増大を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１から図５を参照し、本発明の第１実施形態に係る太陽電池及びこれを備えた太陽光発電装置について説明する。本実施形態は、接合した例えばシリコンなどのＰ型半導体とN型半導体（ＰＮ層）１ａが設けられた太陽電池１を備え、受光した太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電装置Ａに関するものである。
【００１７】
本実施形態の太陽光発電装置Ａは、図１に示すように、複数の太陽電池１が、それぞれの軸線Ｏ１を水平保持しつつ軸線Ｏ１に直交する同一直線上に適宜間隔で並設されている。各太陽電池１は、図２から図３に示すように、例えば金属などで形成された円筒部材２の外周面２ａにＰＮ層１ａを形成して構成されたものである。
【００１８】
また、この太陽光発電装置Ａは、図１に示すように、複数の太陽電池１の一端１ｂ側と他端１ｃ側とに、太陽電池１の軸線Ｏ１に直交する並設方向に延びる２本の管部材３、４が設けられている。さらに、図３に示す太陽電池１の円筒部材２の内孔２ｂがこの管部材３、４の内孔と連通するように、一方の管部材３と各太陽電池１の一端１ｂが接続され、他方の管部材４と各太陽電池１の他端１ｃが接続されている。また、一方の管部材３の先端３ａ、および他方の管部材４の後端４ａが閉塞されており、一方の管部材３の後端３ｂには、冷却気体（冷却材）を吐出可能な冷却材流通手段５が取り付けられている。
【００１９】
上記の構成からなる太陽光発電装置Ａにおいて、例えば、図４に示すような矩形板状に形成された従来の太陽電池６では、太陽高度の変化に対して太陽電池６に照射される太陽光の投影面積が変化して受光する光エネルギー量が変化するのに対し、本実施形態の太陽電池１では、円筒部材２の外周面２ａにＰＮ層１ａを形成して構成され、受光面１ｄが軸線Ｏ１を中心とした放射方向に向けられており、図５に示すように、太陽高度が変化した場合においても、常に一定投影面積の太陽光が受光面１ｄに照射されて、一定の光エネルギー量を得ることが可能とされる。
【００２０】
また、図１に示す太陽光発電装置Ａでは、冷却材流通手段５の駆動により、一方の管部材３から太陽電池１の円筒部材２へ、円筒部材２から他方の管部材４へ向けてその連通された内孔に冷却気体が流通される。流通される冷却気体は、金属製の円筒部材２の温度を吸熱するとともに円筒部材２を介してＰＮ層１ａの温度を吸熱し、太陽電池１の温度を低下させる。ここで、この冷却材流通手段５から吐出される冷却気体の温度は、当然、太陽電池１の温度よりも低い温度とされる。
【００２１】
したがって、上記の太陽光発電装置Ａにおいては、太陽電池１がＰＮ層１ａの受光面１ｄが軸線Ｏ１を中心とした放射方向に向くように形成されていることによって、太陽高度が変化した場合においても、常に一定投影面積の太陽光を受光面１ｄに照射させることができ、図４に示した従来の矩形板状の太陽電池６及びこれを備えた太陽光発電装置と比較して受光する太陽光の光エネルギー量を一定に維持することができるため、安定した発電を行なうことが可能となる。
【００２２】
また、２つの管部材３、４と冷却材流通手段５とが設けられ、太陽電池１の円筒部材２の内孔２ｂに冷却気体を流通させることによって、太陽電池１の温度を低温化することができる。これにより、発電量の増大を図ることが可能となる。
【００２３】
以上、本発明に係る太陽電池１及び太陽光発電装置Ａの実施形態について説明したが、本発明は上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、円筒部材２の外周面２ａにＰＮ層１ａが形成されて、太陽電池１が断面円形を呈するように形成されているものとしたが、必ずしも断面円形である必要はなく断面略円形を呈するように形成されていればよいものである。また、太陽電池１は複数配置されているものとしたが、１つの太陽電池１を備えるように構成されてもよいものである。さらに、複数の太陽電池１が、それぞれの軸線Ｏ１を水平保持しつつ軸線Ｏ１に直交する同一直線上に適宜間隔で並設されているものとしたが、これらの太陽電池１は、太陽光発電装置Ａの設置条件などに応じてランダムに配置されてもよいものである。
【００２４】
また、本実施形態では、太陽電池１に冷却材が流通されるものとしたが、冷却材は必ずしも流通される必要はない。一方で、太陽電池１に流通される冷却材が冷却気体であるものとしたが、冷却水などの冷却液体であってもよいものである。また、冷却材流通手段５に一方の管部材３の後端３ｂのみが接続されているものとしたが、これとともに他方の管部材４の先端４ｂを冷却材流通手段５に接続して冷却材が循環状態で流通されるように構成されてもよいものである。
【００２５】
さらに、本実施形態では、ＰＮ層１ａが円筒部材２の外周面２ａに形成されているものとしたが、円筒部材２に代えて円柱棒状部材とし、その外周面にＰＮ層１ａを形成してもよいものである。この場合には、例えば円柱棒状部材を金属などの熱伝導性の高いものとして、この円柱棒状部材に、円柱棒状部材を冷却する冷却手段を取り付け円柱棒状部材が低温とされることによって太陽電池１の低温化を図ってもよい。ここで、当然ながら円柱棒状部材は、断面略円形状を呈していればよいものである。また、本実施形態の太陽光発電装置Ａには、冷却材流通手段５が設けられることによって、発電量の増大を図ることが可能とされているが、後述する第２実施形態の反射部材が冷却材流通手段５とともに備えられ、さらなる発電量の増大が図られてもよいものである。
【００２６】
ついで、図６から図８を参照し、本発明の第２実施形態に係る太陽電池１及び太陽光発電装置Ｂについて説明する。本実施形態においては、第１実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。
【００２７】
本実施形態の太陽光発電装置Ｂは、図６に示すように、複数の太陽電池１がそれぞれの軸線Ｏ１を水平保持しつつ軸線Ｏ１に直交する同一直線上に適宜間隔で並設されている。さらに、この太陽光発電装置Ｂには、複数の太陽電池１を間にして太陽１０と対向する側に、例えばミラーなどの反射部材１１が太陽電池１の並設方向と平行するように配置されている。ここで、この太陽光発電装置Ｂに備えられた太陽電池１は、図７から図８に示すように、矩形板状の例えばポリアミド樹脂などで形成されたフレキシブルな基板１２の表面にＰＮ層１ａが設けられて構成され、対向する２つの端部１ｅ、１ｆを互いに近接させて固定することで、断面Ｃ字状を呈するように形成されている。また、この太陽電池１は、外周面がＰＮ層１ａの受光面１ｄとなるように形成されている。
【００２８】
上記の構成からなる太陽光発電装置Ｂにおいては、第１実施形態で示した太陽電池１と同様、太陽高度が変化して光エネルギーの入射方向が変化した場合においても、太陽電池１の受光面１ｄが太陽電池１の軸線Ｏ１を中心とした放射方向に向けられているため、受光面１ｄに常に一定投影面積の太陽光が照射されることとなる。また、隣り合う太陽電池１の間隙１３を透過した太陽光は、反射部材１１で反射され、この反射光が太陽電池１の受光面１ｄに間接的に照射されることとなる。
【００２９】
したがって、上記の太陽光発電装置Ｂにおいては、太陽電池１が断面略円形状の断面Ｃ字状に形成されその外周に受光面１ｄが形成されていることによって、太陽高度が変化した場合においても、常に一定投影面積の光エネルギーを受光面１ｄで受けることができる。これにより、矩形板状に形成された従来の太陽電池６を備える太陽光発電装置と比較して発電量を増大させることが可能となる。
【００３０】
また、反射部材１１が設けられていることによって、隣り合う太陽電池１の間隙１３を透過した太陽光を反射部材１１で反射させ、この反射光を受光面１ｄに照射させることができる。これにより、太陽電池１に直接的に照射される太陽光と、反射部材１１で反射した反射光とが太陽電池１に照射され、太陽電池１に照射される光エネルギー量を増大させることができるため、発電量を増大させることが可能となる。
【００３１】
以上、本発明に係る太陽光発電装置Ｂの実施形態について説明したが、本発明は上記の第２実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、太陽電池１が断面Ｃ字状を呈するように形成されるものとしたが、太陽電池１の対向する２つの端部１ｅ、１ｆを互いに突き合せるように固着して断面円形状に形成されてもよいものである。また、反射部材１１はミラーであるものとしたが、太陽光を受光するとともにこれを反射可能であれば、例えば図９に示すように、太陽電池１を窓ガラス１４の屋内側に複数並設するとともに、複数の太陽電池１を間にして窓ガラス１４と対向する位置に配されたブラインドなどを反射部材１１として利用してもよいものである。よって、反射部材１１は、その材質や形状が限定される必要のないものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽光発電装置を示す図である。
【図２】図１の太陽光発電装置に備えられた本発明の太陽電池を示す正面図である。
【図３】図２に示した太陽電池の側面図である。
【図４】従来の矩形板状に形成された太陽電池の太陽光を受光する状態を示す図である。
【図５】図２および図３に示した太陽電池の太陽光を受光する状態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る太陽光発電装置の一部を示す側面図である。
【図７】図６の太陽光発電装置に備えられた本発明の太陽電池を示す正面図である。
【図８】図７に示した太陽電池の側面図である。
【図９】図６に示した太陽光発電装置の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      太陽電池
１ａ    ＰＮ層
１ｄ    受光面（外周面）
２      円筒部材
２ａ    外周面
２ｂ    内孔
３      一方の管部材
４      他方の管部材
５      冷却材流通手段
１０    太陽
１１    反射部材
１３    間隙
１４    窓ガラス
Ａ      太陽光発電装置
Ｂ      太陽光発電装置
Ｏ１    軸線
【図１】
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【図２】
2006310452.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006310452.tif 000008
【図７】
2006310452.tif 000009
【図８】
2006310452.tif 000010
【図９】
2006310452.tif 000011