(57)【要約】  シリンドリカル・ロッドとロッドの両端の突状レンズとを含む光学系を有する２層に重ね合わせられた平行なソーラー・パネル。上記の光学ロッドは、太陽光線が上記のロッドを通過して回折し、下部ソーラー・パネルの表面全体に広範囲に拡散するスリットを介して上部パネルの長手方向および横方向の中心に挿入される。複数の光学ロッドを使用することにより、下部ソーラー・パネルへの光伝送を増加させることができる。本発明は、従来の居住用および商用のソーラー・パネルを設置するのに必要な表面を著しく減少させる。【選択図】図１
2019507571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部ソーラー・パネルおよび下部ソーラー・パネルと、
一端に少なくとも１つの突状レンズをそれぞれ有する複数の光学シリンドリカル・ロッド・レンズと、
を含む、太陽光を電流に変換するモジュール式光起電力アセンブリ。
【請求項２】
前記上部ソーラー・パネルおよび前記下部ソーラー・パネルは、平行に重ね合わされた２つ以上の光起電力パネルをさらに含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記上部パネルは、前記シリンドリカル・ロッド・レンズを収容するための長手方向および横方向の正中線スロットを提供する、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記下部パネルは、湾曲しているかまたは半円形である、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記光学シリンドリカル・ロッド・レンズは、ガラス、複合材またはプラスチックで作られている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記長手方向および横方向の正中線スロットのそれぞれは、１つまたは複数の前記光学シリンドリカル・ロッド・レンズを有する、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記光学シリンドリカル・ロッド・レンズの数は、前記上部ソーラー・パネルの表面に比例する、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項８】
１つまたは複数の前記光学シリンドリカル・ロッド・レンズは、入射光を異なる方向から集めて前記下部パネルに伝播させるための突状レンズの形態の傾斜端部を有する、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記光学シリンドリカル・ロッド・レンズは、楕円形の断面を有する、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記光学シリンドリカル・ロッド・レンズは、２つの対向する平坦な表面を有する、請求項５に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ソーラー・エネルギー・パネルに関し、より具体的には、光増大光学系を有する２層光起電力ソーラー・パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラー・パネルは一般に、数十年にわたって使用されてきた。光起電力パネルは、光を原子レベルで電気に変換する。１８３９年にフランスの物理学者エドモンド・ベクレルは、特定の材料は光に曝されると小さな電流を生成することを発見した。
【０００３】
その後１９０５年にアルバート・アインシュタインは、特定の物質が光に曝されたときに光の光子を吸収して電子を放出させる光電効果を詳細に説明した。これらの自由電子が吸収され、隣接する基板によって捕捉されると、電気として使用できる電流が生じる。ベル研究所は、１９５４年に最初の光起電力モジュールを構築した。６０年代半ばになってはじめて宇宙産業が宇宙船に電力を供給するために、この技術を最初に真剣に利用し始めた。その後、１９７０年代初頭に光起電力技術は、エネルギー危機の間に人気と認知を得た。
【０００４】
ソーラー・セルとも呼ばれる光起電力セルは基本的に、特別に処理されたシリコンのような半導体材料で作られ、２つの導電体表面の間で挟まれている。太陽光が上部面に当たると、電子が放出され電流の形態で捕捉され、電気として使用される。
【０００５】
いくつかのソーラー・セルは通常、互いに接続され、支持構造またはフレームに取り付けられ、光起電力モジュールと呼ばれる。さらに、多数のモジュールが電気的に接続されて大きなソーラー・パネルまたはアレイを形成する。上記のアレイは、かなりの量の直流電流を生成するオープン・フィールドに多数搭載することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＵＳ  ２０１３／０４８０５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
都市のバックヤードまたは家屋の屋根のスペースが限られている結果、特定の住宅または商用プロジェクトに必要なパネルの数は、利用可能な面積が小さいため制限される。本発明は、２層ソーラー・パネルを提供することによってこのような制限を克服する。本発明により提供される主な改良点は、太陽光ビームが第１の上部層に当たり、このビームの大部分がシリンドリカル・レンズを有する長手方向および横方向のスロットを通って上部層を貫通する２層ソーラー・パネルであり、入射光を第２の下部パネルに広げることである。従来の装置は、それらが取り組む特定の目的には適しているが、同じまたはより小さな表面を占有しながらより多くの電流を供給する２層ソーラー・パネルを提供するのには適していない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術に存在する公知のタイプの従来のソーラー・パネルに内在する前述の表面制限の欠点を考慮して、本発明は、新しい２層ソーラー・パネルを提供し、ソーラー・パネルの同じ光露出面に対してより多くの電気出力を提供するために同じものを利用することができる。この改善は、切頭された端部を有するシリンドリカル・レンズからなる光増大光学系を使用することによって達成される。上記のレンズは、異なる方向から太陽光を集め、光を回折して下部光起電力パネル上に拡散させる。
【０００９】
本発明の全体的な目的は、後でより詳細に説明するが、上部ソーラー・パネルの表面から下部パネルの表面に光を伝播させる光増強光学系を有する新しい２層ソーラー・パネルを提供することである。
【００１０】
この新規な特徴は、先行技術のいずれかによって、単独でまたはそれらの任意の組合せのいずれかによって、予期されず、自明ではなく、示唆されず、または暗示すらされることもない。これを達成するために、本発明は一般に、光学系のシリンドリカル・レンズの大きさに応じて可変距離で一方が他方の上に重ね合わされて平行な２つのソーラー・パネルを含む。上記の上部ソーラー・パネルは、上記のシリンドリカル・レンズが敷設されしっかりと取り付けられるスロットの形態の長手方向開口部を有する。太陽光はシリンドリカル・レンズによって収集され、長手方向スロットを通過して回折して下部ソーラー・パネル上に広がる。さらに、シリンドリカル・ロッドの両端の切頭部は、レンズとして作用し、シリンドリカル・ロッドによって集められる周囲光をさらに集め、下部ソーラー・パネルに伝播する。
【００１１】
以下に説明する本発明のさらなる特徴がある。この点に関して、本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明はその適用において、構成の詳細および以下の説明に記載されるまたは図面に示される構成要素の配置に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施され実行されることが可能である。また、本明細書で使用される表現および用語は、説明のためのものであり、限定的であると見なされるべきではないことを理解されたい。
【００１２】
上記で説明した目的および関連する目的を達成するために、本発明は添付の図面に示された形態で具体化されてもよいが、図面は単に例示的なものであり、変更は図示した特定の構成で行うことができることに留意されたい。
【００１３】
本発明の様々な他の目的、特徴および付随する利点は、同様の参照符号がいくつかの図を通して同じまたは類似の部分を示す添付の図面と併せて考慮すれば、よりよく理解されるようになり完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】２層ソーラー・パネルおよび長手方向シリンドリカル・レンズの斜視図。
【図２】２層ソーラー・パネルおよび下部ソーラー・パネルへの入射太陽光線の回折の断面図。
【図３】光学ロッドの端部におけるトランク・レンズおよび光の屈折の断面図。
【図４】入射光線の回折および反射ならびに湾曲した下部ソーラー・パネルを明らかにする横方向および長手方向の光学ロッドの交差部の断面図。
【図５】横方向ロッドの端部に光切頭部を有する長手方向および横方向の光学ロッドを有する２層ソーラー・パネルの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
同様の参照符号がいくつかの図を通して同様の要素を示す図面を説明すると、添付の図面は、２つの重なり合ったソーラー・パネル１および２を含む２層ソーラー・パネルを示している。これらのパネルは、図１に示すように平行に配置される。上部ソーラー・パネルは、光学シリンドリカル・ロッド３がしっかりと固定されている少なくとも１つの長手方向スロットを有する。さらに、上記の上部ソーラー・パネルは、図５に示すような十字形の形態で長手方向スロットのいずれかの側に光学シリンドリカル・ロッド１４および１５が上部ソーラー・パネルにしっかりと固定される少なくとも１つの横方向スロットを含む。長手方向および横方向のロッドの数は、ソーラー・パネル１のサイズに応じて変化し得る。
【００１６】
太陽光線４がシリンドリカル・ロッド３の円形面に当たると、太陽光線（図２）に曝され得ない下部ソーラー・パネルの外面に達する発散角で間接光線５として出口で屈折する。上記の横方向のロッド１４および１５は、両側に傾斜部または切頭部１６を有し、それにより入射太陽光線１２（図４）を異なる角度から集めてそれらを間接ビーム１９として下部ソーラー・パネルに屈折させる突状光学レンズを形成することがさらに理解される。
【００１７】
特定の斜めの角度で斜めのレンズに近づくと、いくつかの入射光線１０は、ロッド・レンズの内部の反射光線１１（図４）になり、最終的には下部ソーラー・パネルに投影されることに留意されたい。さらに、シリンドリカル・ロッドの直径は、ソーラー・パネルのサイズ、ならびに上部ソーラー・パネルと下部ソーラー・パネルとの間の距離によって変化し得ることが理解される。
【００１８】
本発明の変形は、上部ソーラー・パネルの過剰な厚さを補償するために、上記で説明したシリンドリカル・ロッドが２つの平坦な平行側面を有するか、または楕円形の断面形状を有する異なる実施形態を含むことができる。この点に関して、小さな斜角１８は、屈折した光線５を下部ソーラー・パネルにさらに到達させる光の投射角を増加させる。別の実施形態では、下部パネルは、下部パネルの縁部と中央光学ロッドとの間の距離を短くするために、湾曲していても半円形９（図４）であってもよい。上記のロッドは、石英、パイレックス（登録商標）またはホウケイ酸塩のような光学的品質の材料に限定されるものではないが、多数の材料のアレイで作製することができる。ポリカーボネートまたはフルオロカーボネートなどの他の硬質プラスチック材料を使用することもできる。
【００１９】
本発明の使用法および動作のさらなる議論については、上記の説明からも明らかであるはずである。上記の説明に関して、サイズ、材料、形状、形態、機能および操作、組み立ておよび使用方法の変化を含む本発明の部品の最適な寸法関係は、当業者には容易に明らかであり自明であり、図面に示され明細書に記載されたものと同等の関係はすべて本発明に包含されることが意図される。したがって、上記は、本発明の原理の例示にすぎないと考えられる。さらに、当業者には多くの修正および変更が容易に生じるので、本発明を図示および説明した正確な構成および動作に限定することは望ましくなく、したがって、すべての適切な修正および均等物は、本発明の範囲に含まれ得る。
【図１】
2019507571.tif 000003
【図２】
2019507571.tif 000004
【図３】
2019507571.tif 000005
【図４】
2019507571.tif 000006
【図５】
2019507571.tif 000007
【国際調査報告】
2019507571.tif 000008
2019507571.tif 000009