(57)【要約】  光の損失が少ない高効率の発電を実現できる太陽光発電装置を提供する。光学系の焦点に太陽電池セルが配置された太陽光発電装置において、光学系は、１つの光学系よりなるとともに、光軸に対して平行に入射する入射光の集光とスペクトル分離を行い、かつ、スペクトル分離された波長帯光ごとに光軸上の異なる位置で焦点を結ぶように構成され、太陽電池セルは、光軸に沿って配された基板部の周囲に配された接合部を有するとともに、接合部の表面が受光面となり、かつ、感度波長帯が異なる複数の太陽電池セルを有し、複数の太陽電池セルは、光軸方向に配列するとともに、各々の感度波長帯に対応する波長帯光の焦点を結ぶ位置に配置される。
2011074535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の焦点に太陽電池セルが配置された太陽光発電装置において、
前記光学系は、１つの光学系よりなるとともに、前記光学系の光軸に対して平行に入射する入射光の集光とスペクトル分離を行い、かつ、スペクトル分離された波長帯光ごとに前記光軸上の異なる位置で焦点を結ぶように構成され、
前記太陽電池セルは、前記光軸に沿って配された基板部の周囲に配された接合部を有するとともに、前記接合部の表面が受光面となり、かつ、感度波長帯が異なる複数の太陽電池セルを有し、
前記複数の太陽電池セルは、前記光軸方向に配列するとともに、各々の前記感度波長帯に対応する前記波長帯光の前記焦点を結ぶ位置に配置されることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記基板部は、前記光軸に沿って配された円柱体又は柱体に形成され、
前記接合部は、前記円柱体又は柱体の側面に沿って円筒形又は筒形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記基板部は、頂点が前記光学系側に向いた円錐体又は錐体に形成され、
前記接合部は、前記円錐体又は錐体の錐面に沿って円錐形又は錐形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記光学系は、前記入射光に平行な側壁面を有する同心円状の溝を備えたレンズ部を有するフレネルレンズであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
光学系の焦点に太陽電池セルが配置された太陽光発電装置において、
前記光学系は、１つの光学系よりなるとともに、前記光学系の光軸に対して非平行な方向から入射する入射光の集光とスペクトル分離を行い、かつ、スペクトル分離された波長帯光ごとに前記光軸以外の所定の線上の異なる位置で焦点を結ぶように構成され、
前記太陽電池セルは、基板部の表面に平坦な接合部を有するとともに、前記接合部の表面が受光面となり、かつ、感度波長帯が異なる複数の太陽電池セルを有し、
前記複数の太陽電池セルは、前記所定の線の方向に配列するとともに、各々の前記感度波長帯に対応する前記波長帯光の前記焦点を結ぶ位置に配置されることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項６】
前記光学系は、前記入射光に平行な側壁面を有する同心円状の溝を備えたレンズ部を有するフレネルレンズであることを特徴とする請求項５記載の太陽光発電装置。
【請求項７】
前記フレネルレンズは、前記レンズ部の反対面に平面部を有し、
前記平面部は、前記入射光に垂直な面となっていることを特徴とする請求項６記載の太陽光発電装置。
【請求項８】
前記フレネルレンズは、前記レンズ部の反対面において、前記入射光に垂直な平面部と、前記入射光に平行な側壁面を有する溝とからなる段差を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項６記載の太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２００９−２８５４３５号（２００９年１２月１６日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。【０００２】
本発明は、集光手段を有する太陽光発電装置に関し、特に、色収差を利用した太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
太陽光発電装置は、大気汚染ガスの排出がなく、かつ、取り扱いが容易であることから、クリーンエネルギー源として注目を集めている。太陽光発電装置は、構成要素の太陽電池が高価であることから、効率的な発電が求められる。高効率な太陽光発電装置として、太陽電池に密度の高い太陽光を入射させることによって、太陽電池に効率的な発電を行わせる集光型の太陽光発電装置がある（例えば、特許文献１〜３）。集光型の太陽光発電装置によれば、レンズ等の集光手段を用いて効率的な発電が可能となることで、太陽電池の使用数の低減が可能となり、太陽電池の使用面積の縮小が可能となることで、装置全体のコストを低減させることができる。【０００４】
このような集光型の太陽光発電装置の従来例を図１１に示す。入射太陽光１０は、集光レンズ１２０の光軸１２５と平行に、集光レンズ１２０に入射する。集光レンズ１２０によって集光された集光１１は、光軸１２５に垂直に配置された太陽電池セル１３０の受光面１３９上に焦点を結ぶ。太陽電池セル１３０は、感度波長帯が異なる複数の太陽電池セル１３１、１３２、１３３を積層したものである。集光レンズ１２０としては、安価なフレネルレンズが用いられることが多い。集光レンズ１２０の太陽電池セル１３０側の面には、フレネルレンズの溝１２１が形成されている。【０００５】
図１２における曲線１４１、１４２、１４３は、それぞれ、図１１の太陽電池セル１３１、１３２、１３３の発電効率の光波長依存性を示したものである。太陽光は幅広いスペクトルを持つが、単接合の太陽電池セルではその一部の波長帯しか光電変換に利用できない。このため、異なる感度波長帯を持つ複数の太陽電池セルを積層して、幅広いスペクトルを光電変換に利用するものがある。このような積層型の太陽電池セルとして、高効率であるが高コストな化合物半導体が用いられることが多い。高価な化合物半導体の使用量を抑えて低コストにするため、太陽光を集光レンズで集光して受光面積を小さくしてから光電変換する方法がよく用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−７７２６２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１６４２７２号公報
【特許文献３】特開２００２−１５１７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
なお、上記特許文献の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。以下の分析は、本発明の観点から与えられる。【０００８】
従来の積層型の太陽電池セルでは、受光面から入った光がセル内部に進むにしたがって、散乱や吸収、境界面での反射を受け、損失される問題があった。このため、発電効率が上がらない問題があった。【０００９】
本発明の主な課題は、光の損失が少ない高効率の発電を実現できる太陽光発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の視点においては、光学系の焦点に太陽電池セルが配置された太陽光発電装置において、前記光学系は、１つの光学系よりなるとともに、前記光学系の光軸に対して平行に入射する入射光の集光とスペクトル分離を行い、かつ、スペクトル分離された波長帯光ごとに前記光軸上の異なる位置で焦点を結ぶように構成され、前記太陽電池セルは、前記光軸に沿って配された基板部の周囲に配された接合部を有するとともに、前記接合部の表面が受光面となり、かつ、感度波長帯が異なる複数の太陽電池セルを有し、前記複数の太陽電池セルは、前記光軸方向に配列するとともに、各々の前記感度波長帯に対応する前記波長帯光の前記焦点を結ぶ位置に配置されることを特徴とする。【００１１】
本発明の前記太陽光発電装置において、前記基板部は、前記光軸に沿って配された円柱体又は柱体に形成され、前記接合部は、前記円柱体又は柱体の側面に沿って円筒形又は筒形に形成されていることが好ましい。【００１２】
本発明の前記太陽光発電装置において、前記基板部は、頂点が前記光学系側に向いた円錐体又は錐体に形成され、前記接合部は、前記円錐体又は錐体の錐面に沿って円錐形又は錐形に形成されていることが好ましい。【００１３】
本発明の前記太陽光発電装置において、前記光学系は、前記入射光に平行な側壁面を有する同心円状の溝を備えたレンズ部を有するフレネルレンズであることが好ましい。【００１４】
本発明の第２の視点においては、光学系の焦点に太陽電池セルが配置された太陽光発電装置において、前記光学系は、１つの光学系よりなるとともに、前記光学系の光軸に対して非平行な方向から入射する入射光の集光とスペクトル分離を行い、かつ、スペクトル分離された波長帯光ごとに前記光軸以外の所定の線上の異なる位置で焦点を結ぶように構成され、前記太陽電池セルは、基板部の表面に平坦な接合部を有するとともに、前記接合部の表面が受光面となり、かつ、感度波長帯が異なる複数の太陽電池セルを有し、前記複数の太陽電池セルは、前記所定の線の方向に配列するとともに、各々の前記感度波長帯に対応する前記波長帯光の前記焦点を結ぶ位置に配置されることを特徴とする。【００１５】
本発明の前記太陽光発電装置において、前記光学系は、前記入射光に平行な側壁面を有する同心円状の溝を備えたレンズ部を有するフレネルレンズであることが好ましい。【００１６】
本発明の前記太陽光発電装置において、前記フレネルレンズは、前記レンズ部の反対面に平面部を有し、前記平面部は、前記入射光に垂直な面となっていることが好ましい。【００１７】
本発明の前記太陽光発電装置において、前記フレネルレンズは、前記レンズ部の反対面において、前記入射光に垂直な平面部と、前記入射光に平行な側壁面を有する溝とからなる段差を少なくとも１つ有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来の太陽光発電装置よりも高効率の光電変換を実現できる。その理由は、光学系の色収差（軸上色収差、横色収差）を利用して、集光とスペクトル分解を一つの光学系で行い、複数の異なる感度波長帯を有する太陽電池セルを、対応する波長帯光の焦点位置に配列するからである。これにより、すべての波長帯光が太陽電池セルの第一接合部（表面から最も近い接合部）で光電変換される。このため、従来の積層型の太陽電池セルを使うものに比べて、入射光が他の太陽電池セルを透過することによる損失がなくなり、高効率の太陽光発電を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した概略斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る太陽光発電装置における太陽電池セルの構成を模式的に示した光軸に対し垂直な面における断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。
【図５】本発明の実施例３に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。
【図６】本発明の実施例３に係る太陽光発電装置における太陽電池セルの構成を模式的に示した受光面側から見たときの平面図である。
【図７】本発明の実施例４に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。
【図８】本発明の実施例４に係る太陽光発電装置におけるフレネルレンズの構成を模式的に示した概略斜視図である。
【図９】本発明の実施例５に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。
【図１０】本発明の実施例５に係る太陽光発電装置におけるフレネルレンズの構成を模式的に示した入射光側から見たときの平面図である。
【図１１】従来例に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。
【図１２】従来例に係る太陽光発電装置における太陽電池セルの発電効率の光波長依存性を模式的に示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態１に係る太陽光発電装置では、光学系（図２、図４の２０）の焦点に太陽電池セル（図２、図４の３０）が配置された太陽光発電装置において、前記光学系は、１つの光学系よりなるとともに、前記光学系の光軸（図２、図４の２５）に対して平行に入射する入射光（図２、図４の１０）の集光とスペクトル分離を行い、かつ、スペクトル分離された波長帯光（図２、図４の１２、１３、１４）ごとに前記光軸上の異なる位置で焦点を結ぶように構成され、前記太陽電池セルは、前記光軸に沿って配された基板部（図３の３６）の周囲に配された接合部（図３の３７）を有するとともに、前記接合部の表面が受光面（図２、図４の３５）となり、かつ、感度波長帯が異なる複数の太陽電池セル（図２、図４の３１、３２、３３）を有し、前記複数の太陽電池セルは、前記光軸方向に配列するとともに、各々の前記感度波長帯に対応する前記波長帯光の前記焦点を結ぶ位置に配置される。
【００２１】
本発明の実施形態２に係る太陽光発電装置では、光学系（図５、図７、図９の２０）の焦点に太陽電池セル（図５、図７、図９の３０）が配置された太陽光発電装置において、前記光学系は、１つの光学系よりなるとともに、前記光学系の光軸（図５、図７、図９の２５）に対して非平行な方向から入射する入射光（図５、図７、図９の１０）の集光とスペクトル分離を行い、かつ、スペクトル分離された波長帯光（図５、図７、図９の１２、１３、１４）ごとに前記光軸以外の所定の線上の異なる位置で焦点を結ぶように構成され、前記太陽電池セルは、基板部（図３の３６の部分に相当）の表面に平坦な接合部（図３の３７の部分に相当）を有するとともに、前記接合部の表面が受光面（図５、図７、図９の３５）となり、かつ、感度波長帯が異なる複数の太陽電池セル（図５、図７、図９の３１、３２、３３）を有し、前記複数の太陽電池セルは、前記所定の線の方向に配列するとともに、各々の前記感度波長帯に対応する前記波長帯光の前記焦点を結ぶ位置に配置される。
【００２２】
なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例１に係る太陽光発電装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した概略斜視図である。図２は、本発明の実施例１に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。図３は、本発明の実施例１に係る太陽光発電装置における太陽電池セルの構成を模式的に示した光軸に対し垂直な面における断面図である。【００２４】
図１を参照すると、太陽光発電装置は、集光レンズ２０の焦点に太陽電池セル３０が配置された集光型の太陽光発電装置である。【００２５】
集光レンズ２０は、光軸２５に対して平行に入射した太陽光１０を集光するレンズである。集光レンズ２０は、集光機能とスペクトル分離機能を有するレンズであり、例えば、軽量で安価なフレネルレンズを用いるのが好ましい。集光レンズ２０は、入射側の面が平面部２３となっており、出射側（太陽電池セル３０側）の面が中央側で凸となった凸面となっており、凸面において光軸２５を中心とする同心円状の溝２１を有する（図２参照）。溝２１の溝数は、図２では３本となっているが、いくつであってもよい。なお、集光レンズ２０は、図１では円形の集光レンズの例を示しているが、方形のレンズであってもよい。また、集光レンズ２０は、図２では入射側の面を平面部２３としているが、集光レンズ２０をひっくり返して出射側（太陽電池セル３０側）の面を平面部２３としてもよい。【００２６】
集光レンズ２０の光軸２５に平行に入射した太陽光１０は、集光レンズ２０を通過することで集光される。図１における集光１１は、実際には軸上色収差を生じて一点には焦点を結ばない。集光レンズ２０を通過した集光１１は、軸上色収差によって各波長帯光に分かれ、各波長帯光が光軸２５上の異なる位置に焦点を結ぶ。その様子を図２に示す。各波長帯光の焦点は、集光レンズ２０側から短波長帯光１２の焦点、中波長帯光１３の焦点、長波長帯光１４の焦点の順に位置する。このように、波長に応じて光軸２５上の異なる位置に光が焦点を結ぶ現象は、軸上色収差として知られている。【００２７】
太陽電池セル３０は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する装置である。太陽電池セル３０は、集光レンズ２０を通過した集光１１の焦点に配置されている。太陽電池セル３０は、集光レンズ２０の光軸２５の周囲に小径の円筒形状の受光面３５を有する。太陽電池セル３０は、光軸２５方向に配列した複数の太陽電池セル３１、３２、３３からなる。短波長帯太陽電池セル３１は、短波長領域に感度波長帯を有する太陽電池セルであり、短波長帯光１２の焦点に配置されている。中波長帯太陽電池セル３２は、中波長領域に感度波長帯を有する太陽電池セルであり、中波長帯光１３の焦点に配置されている。長波長帯太陽電池セル３３は、長波長領域に感度波長帯を有する太陽電池セルであり、長波長帯光１４の焦点に配置されている。太陽電池セル３１、３２、３３は、それぞれ外周面が直接の受光面３５となる。【００２８】
太陽電池セル３０（図２の太陽電池セル３１、３２、３３）は、集光レンズ（図２の２０）の光軸２５に沿った基板部３６を有し、基板部３６の周囲に接合部３７を有し、接合部３７の表面に受光面３５を有する（図３参照）。基板部３６は、光軸２５に沿って配された円柱体（柱体でも可）に形成されている。接合部３７は、円柱体（柱体でも可）の側面に沿って円筒形（筒形でも可）に形成されている。太陽電池セル（図２の３１、３２、３３）のそれぞれの受光面３５直下の接合部３７で光電変換されるため、従来のように他の太陽電池セルを透過することによる損失がなく、高効率の光電変換が実現できる。なお、集光１１の焦点となる光軸２５付近は、太陽電池セル３０の基板部３６に当たるため、光電変換に利用できない。しかし、太陽電池セル３０の受光面３５の直径を十分小さくすることでその影響を軽減することができる。【００２９】
受光面３５は、光軸２５の周囲に円筒形（筒形でも可）に形成されており、光軸２５に垂直な断面上では集光１１（図２の各波長帯光１２、１３、１４）に垂直に面しているが、図２に示すような光軸２５に沿った断面上では各波長帯光１２、１３、１４（図３の１１）に垂直ではない。そのため、受光面３５での集光１１の反射損失を軽減するために、集光レンズ２０の焦点距離を十分に短くし、集光１１が可能な限り受光面３５に垂直に近い角度で入射するようにすることが望ましい。【００３０】
実施例１によれば、従来の太陽光発電装置よりも高効率の光電変換を実現できる。その理由は、集光レンズ２０の色収差を利用して、集光とスペクトル分解を一つの集光レンズ２０で行い、複数の異なる感度波長帯を有する太陽電池セル３１、３２、３３を、対応する波長帯光の焦点位置に配列するからである。これにより、すべての波長帯光が太陽電池セル３１、３２、３３の接合部３７で光電変換される。このため、従来の積層型の太陽電池セルを使うものに比べて、入射光が他の太陽電池セルを透過することによる損失がなくなり、高効率の太陽光発電を実現できる。さらに、集光とスペクトル分離を１つの集光レンズ２０で兼ね備えているため、集光用光学系とスペクトル分離用光学系が別々に具備されている装置に比べて、光損失が少なく高効率の太陽光発電装置を実現できる利点がある。
【実施例２】
【００３１】
本発明の実施例２に係る太陽光発電装置について図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施例２に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。【００３２】
実施例２は、実施例１の変形例であり、太陽電池セル３０を円筒体とするのをやめて、頂点が集光レンズ２０側に向いた円錐体（錐体でも可）に形成したものである。太陽電池セル３０の光軸２５に垂直な断面は、円錐の頂点を除いて、図３（実施例１）と同様である。その他の構成は、実施例１と同様である。【００３３】
光軸２５に沿った断面で見た場合、実施例１に係る円筒形の受光面（図２の３５）に比べて、実施例２に係る円錐形の受光面３５は、各波長帯光１２、１３、１４の進行方向に対してより垂直に近くなり、反射を抑えられる利点がある。受光面３５の円錐面と光軸２５とのなす角度が大きくなるほど、集光のスペクトル分離があまくなり焦点も絞られなくなる。他方、受光面３５の円錐面と光軸２５とのなす角度が大きいほど、集光の入射角が小さくなる。すなわち、集光（各波長帯光１２、１３、１４）が受光面３５により垂直に近い角度で入射するため、反射による損失が小さくなる。受光面３５の円錐面と光軸２５とのなす角度は、この両要因の兼ね合いで最も発電効率が高くなるように設定する。【００３４】
実施例２によれば、実施例１と同様な効果を奏するとともに、受光面３５を円錐面とすることにより、集光（各波長帯光１２、１３、１４）が受光面３５により垂直に近い角度で入射するため、反射による損失が小さくなり、実施例１よりも高効率の太陽光発電を実現できる。
【実施例３】
【００３５】
本発明の実施例３に係る太陽光発電装置について図面を用いて説明する。図５は、本発明の実施例３に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。図６は、本発明の実施例３に係る太陽光発電装置における太陽電池セルの構成を模式的に示した受光面側から見たときの平面図である。【００３６】
実施例３は、実施例１の変形例であり、集光レンズ２０の光軸２５を太陽光１０に対してある角度傾けて配置して、光軸２５以外の所定の線３４上の異なる位置で各波長帯光１２、１３、１４の焦点を結ぶようにし、各波長帯光１２、１３、１４の焦点に合わせて、各波長帯に感度を有する太陽電池セル３３、３２、３１の受光面３５を直線状に配置したものである。その他の構成は、実施例１と同様である。【００３７】
集光レンズ２０は、光軸２５に対して平行に入射した太陽光１０を集光するレンズである。集光レンズ２０は、集光機能とスペクトル分離機能を有するレンズであり、例えば、軽量で安価なフレネルレンズを用いるのが好ましい。集光レンズ２０は、入射側の面が平面部２３となっており、出射側（太陽電池セル３０側）の面が中央側で凸となった凸面となっており、凸面において光軸２５を中心とする同心円状の溝２１を有する。溝２１の溝数は、図５では３本となっているが、いくつであってもよい。なお、通常のフレネルレンズでは、光軸２５からずれた角度で入射する太陽光１０は、溝２１で反射や散乱されるため損失が大きくなる問題がある。そこで、実施例３では、集光レンズ２０には、図５に示すように溝２１の側壁面を入射光１０に平行にし、すなわち、溝２１の側壁面を光軸２５に対して一定の角度となるフレネルレンズを使用するのが望ましい。これによって、入射する太陽光１０が溝２１で反射や散乱されるのを抑えることができる。【００３８】
集光レンズ２０の光軸２５は、入射してくる太陽光１０に対してある角度傾いている。このとき、横色収差によって、集光レンズ２０を通過した光は、スペクトル分離され、波長帯光ごとに異なる位置に集光され、所定の位置で焦点を結ぶ。実施例１、２の軸上色収差の場合とは異なり、実施例３の横色収差では、各波長帯光１２、１３、１４の焦点は、光軸２５上にはなく、所定の直線上（太陽電池セル３０の受光面３５上）にある。【００３９】
太陽電池セル３０は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する装置である。太陽電池セル３０は、集光レンズ２０を通過した各波長帯光１２、１３、１４の焦点に配置されている。太陽電池セル３０は、複数の太陽電池セル３１、３２、３３からなり、各波長帯光１２、１３、１４に感度を有する太陽電池セル３３、３２、３１の受光面３５が直線状に配置されている（図６参照）。短波長帯太陽電池セル３１は、短波長領域に感度波長帯を有する太陽電池セルであり、短波長帯光１２の焦点に配置されている。中波長帯太陽電池セル３２は、中波長領域に感度波長帯を有する太陽電池セルであり、中波長帯光１３の焦点に配置されている。長波長帯太陽電池セル３３は、長波長領域に感度波長帯を有する太陽電池セルであり、長波長帯光１４の焦点に配置されている。太陽電池セル３１、３２、３３は、それぞれ集光レンズ２０側の平面が直接の受光面３５となる。【００４０】
太陽電池セル３０（太陽電池セル３１、３２、３３）は、平板状の基板部（図示せず）を有し、当該基板部の集光レンズ２０側の面上に平坦な接合部（図示せず）を有し、当該接合部の表面に平坦な受光面３５を有する。太陽電池セル３１、３２、３３のそれぞれの受光面３５直下の接合部で光電変換されるため、従来のように他の太陽電池セルを透過することによる損失がなく、高効率の光電変換が実現できる。また、受光面３５は、各波長帯光１２、１３、１４に対し垂直に近い角度で配置することができるため、反射損失が少ないという利点がある。【００４１】
実施例３によれば、実施例１と同様な効果を奏するとともに、集光レンズ２０は安価で軽量なフレネルレンズを用い、フレネルレンズの溝２１の側壁面を太陽光１０と平行にすることで、溝２１が光軸２５に対して角度Ｔだけ傾いたフレネルレンズを用いても、散乱や反射による損失を抑えることができる。
【実施例４】
【００４２】
本発明の実施例４に係る太陽光発電装置について図面を用いて説明する。図７は、本発明の実施例４に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。図８は、本発明の実施例４に係る太陽光発電装置におけるフレネルレンズの構成を模式的に示した概略斜視図である。【００４３】
実施例４は、実施例３の変形例であり、入射側の平面部２３が入射太陽光１０と垂直になるように形成された集光レンズ２０を用いたものである。なお、集光レンズ２０の出射側（太陽電池セル３０側）のレンズ部２４は、集光レンズ２０の光軸２５が太陽光１０に対して一定角度傾いた状態で、中央側で凸となった凸面となっており、凸面において光軸２５を中心とする同心円状の溝２１を有する点は、実施例３の集光レンズ（図５の２０）と同様である。その他の構成は、実施例３と同様である。【００４４】
実施例４によれば、実施例３と同様な効果を奏する。なお、実施例３（図５参照）のように集光レンズ（図５の２０）の入射側の平面部（図５の２３）が太陽光（図５の１０）に対して傾いていると、平面部（図５の２３）での反射損失が大きくなる可能性があるが、実施例４（図７参照）のように、平面部２３が入射太陽光１０と垂直であるような集光レンズ２０を用いることで、この反射損失を抑えることができる。
【実施例５】
【００４５】
本発明の実施例５に係る太陽光発電装置について図面を用いて説明する。図９は、本発明の実施例５に係る太陽光発電装置の構成を模式的に示した光軸に沿った断面図である。図１０は、本発明の実施例５に係る太陽光発電装置におけるフレネルレンズの構成を模式的に示した入射光側から見たときの平面図である。【００４６】
実施例５は、実施例３の変形例であり、入射側の面を、全体として一定角度傾かせて階段状とし、平面部２３を入射する太陽光１０と垂直になるようにするとともに段差部の側壁面が入射する太陽光１０と平行になるようした溝２２を形成した集光レンズ２０を用いたものである。溝２２間には、ストライプ状の平面部２３がある（図１０参照）。集光レンズ２０におけるストライプ状の平面部２３の本数は何本であってもよい。なお、集光レンズ２０の出射側（太陽電池セル３０側）の面は、集光レンズ２０の光軸２５が太陽光１０に対して一定角度傾いた状態で、中央側で凸となった凸面となっており、凸面において光軸２５を中心とする同心円状の溝２１を有する点は、実施例３の集光レンズ（図５の２０）と同様である。その他の構成は、実施例３と同様である。【００４７】
実施例５によれば、実施例３と同様な効果を奏するとともに、入射する太陽光１０は、それと垂直な平面部２３に入射するため、反射損失が抑制される利点がある。また、実施例４に比べて、集光レンズ２０に使用される材料の量が少なくて済むため、集光レンズ２０は安価で軽量になる利点がある。さらに、集光レンズ２０において、光が透過する媒質の厚さが削減されるため、媒質中の光損失が低減されるという利点もある。【００４８】
なお、実施例１〜５における集光レンズ２０は、円形に限定されるものではなく、例えば、方形であってもよい。さらには、実施例１〜５における太陽電池セル３０を構成する、異なる感度波長帯を有する太陽電池セルの数は２つ以上であればいくつであてもよい。また、上記で説明に用いた各波長帯光の焦点位置の順番や、各感度波長帯の太陽電池セルの順番は、一例に過ぎない。レンズ材質などの条件によってそれらの順番は入れかわり得るが、それは本発明の本質を変えるものではない。【００４９】
本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  太陽光（入射光）
１１  集光
１２  短波長帯光（波長帯光）
１３  中波長帯光（波長帯光）
１４  高波長帯光（波長帯光）
２０、１２０  集光レンズ（光学系）
２１、１２１  溝
２２  溝
２３  平面部
２４  レンズ部
２５、１２５  光軸
３０、１３０  太陽電池セル
３１、１３１  短波長帯太陽電池セル
３２、１３２  中波長帯太陽電池セル
３３、１３３  長波長帯太陽電池セル
３４  所定の線
３５  受光面
３６  基板部
３７  接合部
１３９  受光面
１４１、１４２、１４３  発電効率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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