(57)【要約】【課題】  太陽の方位や高度が変化しても太陽光を効率よく受光することができ、装置全体のコスト低減を図ることができる太陽光発電装置の提供を目的とする。【解決手段】  太陽光を受光面に受光して電力を生じる光電変換素子を有する太陽光発電装置１であって、上記受光面または受光面側に、略円錐形状で内部中空に形成した透光性の集光突起１１を複数密集配置したことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を受光面に受光して電力を生じる光電変換素子を有する太陽光発電装置であって、
上記受光面または受光面側に、略円錐形状、略円錐台形状、略角錐形状、略角錐台形状または半球形状で内部中空に形成した透光性の集光突起を複数密集配置した
太陽光発電装置。
【請求項２】
透光性部材により基部から先端に向けて順次横断面が小さくなる立体形状に構成した集光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するような太陽光発電装置、およびこの太陽光発電装置に使用する集光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体により構成される太陽電池セル等の光電変換素子を太陽電池パネル内に複数設け、上記光電変換素子により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が知られている。  
このような太陽光発電装置が出力する電力量は、太陽光の受光面積に比例する。このため、太陽光の受光面積を拡大すれば、それだけ高出力の電力が得られる。
【０００３】
しかし、光電変換素子の増量や大型化によって受光面積を拡大すると、拡大する面積に比例してコスト増となる。このため、太陽光発電装置には、大出力の太陽光発電装置を構成しようとした場合に、価格が大幅に上昇するという問題点があった。
【０００４】
一方、光電変換素子単体における受光面積を拡大するものとして、太陽電池セルを裏面同士で直列接続した太陽電池モジュールが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
この太陽電池モジュールは、複数配設する太陽電池セルの表面に電極を設けないことで、太陽電池セルの上に設けられたガラス板から入射する太陽光を、太陽電池セルの表面の全面で受光できるものである。これにより、太陽光を効率的に受光することが図られている。
【０００６】
しかし、前記ガラス板は平面である関係上、太陽電池モジュールが占有する平面面積以上の太陽光を受光することは不可能であり、また、太陽の方位や高度の影響は避けられず、太陽電池セルへの太陽光の入射角度が低い時間帯においては、得られる電気出力も小さくなるという問題点が残っていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明は、受光面または受光面側に透光性の集光突起を複数設ける構成とすることにより、太陽の方位や高度が変化しても太陽光を効率よく受光し、装置全体のコスト低減を図ることができる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】
【０００９】
この発明は、太陽光を受光面に受光して電力を生じる光電変換素子を有する太陽光発電装置であって、上記受光面または受光面側に、略円錐形状、略円錐台形状、略角錐形状、略角錐台形状または半球形状で内部中空に形成した透光性の集光突起を複数密集配置したことを特徴とする  
またこの発明は、透光性部材により基部から先端に向けて順次横断面が小さくなる立体形状に構成した集光体とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明よれば、太陽の方位や高度が変化しても太陽光を効率よく受光することができ、この結果、装置全体のコスト低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。  
図面は太陽光発電装置およびその集光体を示すが、まず、図１を参照して太陽光発電装置の構成について説明する。  
図１は太陽光発電装置１の斜視図であって、この太陽光発電装置１は、上下方向に厚みを有する板状の本体部２０と、この本体部２０の上面に設けられた複数の集光体としての集光突起１１とで構成されている。太陽光発電装置１は、建築物の屋上その他に水平に備えられるが、水平配置に代えて、一定の仰角（例えば３０°）を有して南向きに配置されてもよい。
【００１２】
上記複数の集光突起１１は、その基部から先端に向けて順次横断面が小さくなる立体形状の一例としての円錐形状に形成され、それぞれ同一サイズに形成された各集光突起１１は、同一平面上（すなわち本体部２０の上面）に縦横に整列して格子状に密集配置されている。  
上記集光突起１１は、底面を開放した中空の円錐形状に形成され、集光突起１１の側壁部は、一定の肉厚に形成されている。この集光突起１１は、透光性ガラス、望ましくは透光性耐熱ガラス（いわゆるパイレックス（登録商標）ガラス等）により構成されているが、この集光突起１１は、ガラスに代えてプラスチックやその他の透光性部材により構成してもよい。  
上記集光突起１１の底面は、本体部２０の上面に密着され、これにより、各集光突起１１の内側に中空部が設けられ、この中空部に空気等の気体が封入されている。
【００１３】
上記本体部２０は、従来の太陽電池パネルであり、例えば、透光性ガラスによるフロントカバー、透光性樹脂による充填材、シリコン等による基板、及び板状のバックカバーがこの順で重合配置され、上記充填材内に上記基板と略平行に光電変換素子が縦横に複数埋設され、上記光電変換素子がアルミニウム線により相互に接続されて構成されている。
【００１４】
以上の構成により、集光突起１１は、その外表面で受けた太陽光を底面に集光して、集光した太陽光を本体部２０内の光電変換素子に効率よく受光させることができる。
【００１５】
次に、太陽光発電装置１の集光突起１１が太陽光を集光する作用について説明する。  
従来構造の場合には、太陽電池パネルの上面が平面であることからその平面面積の太陽光しか集光できないが、この実施態様にあっては、上記太陽電池パネルに相当する本体部２０の上面に立体的な集光突起１１が複数設けられているので、本体部２０の平面面積に加えて集光突起１１の高さ面積分の太陽光を集光することができる。なお、集光突起１１が高く形成されることで、上記高さ面積をさらに拡大して、より一層集光効果を高めることができる。
【００１６】
また、円錐形状の集光突起１１は、天頂方向から見て太陽の存在する位置が東から南を経て西へ変化しても、この位置変化に関わらず常に太陽と正面対向することができ、この結果、常に同一の幅で太陽光を受光することができる。
【００１７】
さらに、集光突起１１に入射した太陽光は、集光突起１１の内面で反射して下方へ進み、集光突起１１の下方に位置する光電変換素子に受光される。  
この場合、集光突起１１が円錐形状であることから、集光突起１１の内面で反射された反射光の本体部２０上面との成す角度は、入射時の角度に対して、直角に近似する角度となる。この結果、太陽がどのような高さ位置にあっても、光電変換素子の受光面と太陽光との成す角度に対して、光電変換素子の受光面と反射光との成す角度がより直角に近づくこととなる。この結果、光電変換素子の発電効率の向上を図ることができる。
【００１８】
また、太陽光が集光突起１１に一旦入射した後に、入射した側の面とは反対側の面を透過した透過光は、別の集光突起１１に入射する。これにより、集光突起１１を一旦透過した透過光も、別の集光突起１１の内面で反射して下方へ進み、光電変換素子に受光される。この結果、太陽光が集光突起１１を透過して集光されないことに起因する光電変換素子の受光量の減少を防止することができる。
【００１９】
さらに、集光突起１１により太陽光が立体的に反射された場合、集光突起１１は、この反射光をも集光する。  
すなわち、集光突起１１は内部中空の円錐形状であるため、太陽光の一部が集光突起１１の外表面で外側へ反射した場合、その反射光は当該集光突起１１の周辺の他の集光突起１１に入射して立体的に集光され、他の集光突起１１に入射した光は当該他の集光突起１１の内面で内側へ反射して下方へ進み、この反射光が光電変換素子に受光される。
【００２０】
このように上記実施態様の太陽光発電装置１は、太陽光を受光面に受光して電力を生じる光電変換素子を有する太陽光発電装置１であって、上記受光面または受光面側には透光性の集光突起１１が複数設けられたものである。  
この構成によれば、複数の集光突起１１により太陽光の受光量拡大を図ることができるので、太陽の方位、高度が変化しても太陽光を効率よく受光することができ、この結果、装置全体のコスト低減を図ることができる。  
また、上記集光突起１１は、円錐形状に形成されたものであるから、集光突起１１の外表面に入射する太陽光の入射角度をより直角に近づけることができ、この結果、受光効率の拡大を図ることができる。  
さらに、上記集光突起１１は、内部中空に形成されたものであるから、集光突起１１の軽量化と突起形状に要する材料コストの低減との両立とを図ることができる。  
加えて、上記集光突起１１が受光面に密集配置されたものであるから、密集配置された多数の集光突起１１により、太陽光の受光量をさらに拡大することができる。
【００２１】
また上記実施態様の集光体（集光突起１１参照）は、透光性部材により基部から先端に向けて順次横断面が小さくなる立体形状に構成されたものであるから、当該集光体により太陽光の受光量拡大を図ると共に、その外表面に入射した太陽光が光電変換素子に入射する入射角度をより直角に近づけることができるので、太陽光発電装置１に適する集光体を確保することができる。
【００２２】
また、中空部に封入された気体で、光電変換素子の発電に寄与しない波長の光エネルギーを吸収することもでき、光電変換素子の温度上昇、乃至、太陽光発電装置１の温度上昇を抑制して、斯る温度上昇に起因する発電効率の低下を防止することも可能となる。
【００２３】
なお、上述の集光突起１１の形状は、その先端部分を丸めてもよく、また、略円錐台形状、三角乃至多角の角錐形状、角錐台形状、または半球形状と成してもよい。  
このように、集光突起１１を上述した各種の形状に形成しても、集光突起１１は太陽光を充分に集光できる。また、集光突起１１の頂点部を非先鋭形状に構成した場合には、頂点部分の破損を少なくすることができる。
【００２４】
さらに、上述した各種の形状の集光突起１１の底面近傍を、隣接する集光突起１１相互間で連結し、本体部２０の上面に集光突起１１相互間の隙間がないように構成してもよい。  
このように構成すると、集光突起１１は、本体部２０の上方全体で隙間なく太陽光を集光でき、このため、集光効率をより一層高めることができる。
【００２５】
また、六角推形状または六角推台形状の同一サイズの集光突起１１を、受光面に対して隙間なくハニカム状に配置してもよい。このように構成すると、集光突起１１が格子状に整列配置された構造に対して、集光突起１１相互間を通り抜ける太陽光を減少させることができ、太陽光の照射を受ける面積を増加させることができる。さらに上述の集光突起１１の配置構造は、千鳥状であってもよい。
【００２６】
また、上記中空部には、気体に代えて液体を貯留してもよく、この場合は、太陽光の屈折率が高まり、集光突起１１の内面で内側に反射する光の割合が増加する。これにより、太陽光が集光突起１１の側面から入射し、そのまま反対側の側面を透過して外部に出ることを可及的抑制できる。
【００２７】
さらに、上記中空部は、集光突起１１と本体部２０上面とで気密状に形成されたが、通気孔を設けて通気性を高めてもよく、この場合には、中空部の気体が通気孔から出入りし、冷却効果を高めることができ、光電変換素子の温度上昇をより一層抑制できる。
【００２８】
また、集光突起１１は、内部を中空とする構成に代えて断面中実状に形成してもよい。さらに、集光突起１１は、細長い針状に形成してもよく、あるいは、材質が柔らかい繊維状の透光性部材により形成してもよい。このように構成した場合でも、集光突起１１の外表面で受けた太陽光を底面に集めて、光電変換素子に受光させることができる。
【００２９】
さらに、太陽光発電装置１には、異形状または異サイズの集光突起１１を組合わせて設けてもよい。この場合でも、集光突起１１が立体的であることにより集光率を高めることができる。
【００３０】
また、太陽光発電装置１は、底部に略水平に設けた第２反射板と、その一端に鉛直に立設した本体部２０と、上記第２反射板の他端と上記本体部２０の上端とを接続するように傾斜して設けられた第１反射板とによって側面視略三角形に構成し、上記第１反射板の上面に集光突起１１を複数密集配置してもよい。このとき、上記第１反射板は上方から受けた太陽光を透過するパイレックス（登録商標）ガラスにて構成するとよく、上記第２反射板は上方から受けた光を反射するコールドミラーにて構成するとよい。  
このように構成した場合は、第１段階として集光突起１１により集光した太陽光を、第２段階として第１反射板と第２反射板との間で複数回反射させて集光し、この集光した光を本体部２０内の光電変換素子に受光させることができる。これにより、２段階に集光することができ、集光効率をさらに高めることができる。
【００３１】
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、例えば、複数の集光突起１１が一体ユニット化された集光ユニットを構成し、この集光ユニットで集光体が形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】太陽光発電装置の実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３３】
１…太陽光発電装置
１１…集光体
【図１】
2006324487.tif 000003