(57)【要約】【課題】直達光を高倍率で集光し、散乱光を効率よく透過させ、多目的利用が可能で、小型で設置時の利便性や搬送時の可搬性に優れ、低コストでの実現が可能な太陽光発電装置を提供する。【解決手段】集光型太陽光発電装置は、複数の集光型太陽電池パネル、駆動装置、制御装置及び追尾装置を含み、パネルは、集光器、散乱光成分を透過する高透過板、複数の太陽電池セル及び回路を備え、セルの全受光面積は太陽光総入射面積の１０％以下、高透過板の受光面積は太陽光総入射面積の８０％以上で、追尾装置は、散乱光成分を透過し、複数の追尾子を備え、追尾子は、保持部材及び追尾機構を備え、複数のパネルは複数の追尾子を介して１つの制御装置により一元制御される。【選択図】図１０
2018074157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配置され、太陽光を電力に変換する複数の集光型太陽電池パネルと、
前記複数の集光型太陽電池パネルを駆動する駆動装置と、
前記複数の集光型太陽電池パネルが予め設定された太陽軌道を追尾するように前記駆動装置の駆動量を制御する制御装置と、
追尾装置と
を含む集光型太陽光発電装置であって、
前記集光型太陽電池パネルの各々は、
太陽光を集光する集光器と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して該太陽光の少なくとも散乱光成分を透過する高透過板と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して発電する複数の太陽電池セルと、
前記高透過板の表面の一部に設けられ、前記太陽電池セルに電気的に接続可能な回路と
を備え、
前記太陽電池セルの各々は、前記高透過板の表面上に分散的に配置され、
前記太陽電池セルと前記回路とは、前記集光器と前記高透過板との間に封止され、
前記太陽電池セルの全受光面積は、太陽光総入射面積の１０％以下であり、
前記高透過板の受光面積は、太陽光総入射面積の８０％以上であり、
前記追尾装置は、
前記高透過板を透過した散乱光成分を透過する材料からなり、
前記複数の集光型太陽電池パネルの各々を搭載する複数の追尾子を備え、
前記複数の追尾子の各々は、
前記集光型太陽電池パネルを搭載する保持部材と、
前記保持部材に連結する追尾機構と
を備え、
前記複数の集光型太陽電池パネルは、前記複数の追尾子を介して、１つの前記制御装置により一元制御される
ことを特徴とする、集光型太陽光発電装置。
【請求項２】
アレイ状に配置され、太陽光を電力に変換する複数の集光型太陽電池パネルと、
前記複数の集光型太陽電池パネルを駆動する駆動装置と、
前記複数の集光型太陽電池パネルが予め設定された太陽軌道を追尾するように前記駆動装置の駆動量を制御する制御装置と、
追尾装置と
を含む集光型太陽光発電装置であって、
前記集光型太陽電池パネルの各々は、
太陽光を集光する集光器と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して該太陽光の少なくとも散乱光成分を透過する高透過板と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して発電する複数の太陽電池セルと、
前記高透過板の表面の一部に設けられ、前記太陽電池セルに電気的に接続可能な回路と
を備え、
前記太陽電池セルの各々は、前記高透過板の受光面とは反対側の面に分散的に配置され、
前記太陽電池セルの全受光面積は、太陽光総入射面積の１０％以下であり、
前記高透過板の受光面積は、太陽光総入射面積の８０％以上であり、
前記集光器によって集光されかつ前記高透過板を透過した太陽光を反射させ、前記太陽電池セルの受光面へ案内する反射面を有する複数の受光ガイドをさらに備え、
前記受光ガイドの各々と前記太陽電池セルの各々とが予め一体化され、複数のセルパッケージが構成され、
前記複数のセルパッケージは、封止材によって前記高透過板の前記反対側の面上に分散的に封止され、
前記追尾装置は、
前記高透過板を透過した散乱光成分を透過する材料からなり、
前記複数の集光型太陽電池パネルの各々を搭載する複数の追尾子を備え、
前記複数の追尾子の各々は、
前記集光型太陽電池パネルを搭載する保持部材と、
前記保持部材に連結する追尾機構と
を備え、
前記複数の集光型太陽電池パネルは、前記複数の追尾子を介して、１つの前記制御装置により一元制御される
ことを特徴とする、集光型太陽光発電装置。
【請求項３】
アレイ状に配置され、太陽光を電力に変換する複数の集光型太陽電池パネルと、
前記複数の集光型太陽電池パネルを駆動する駆動装置と、
前記複数の集光型太陽電池パネルが予め設定された太陽軌道を追尾するように前記駆動装置の駆動量を制御する制御装置と、
追尾装置と
を含む集光型太陽光発電装置であって、
前記集光型太陽電池パネルの各々は、
太陽光を集光する集光器と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して発電する複数の太陽電池セルと、
前記太陽電池セルに電気的に接続可能な回路と
を備え、
前記複数の太陽電池セルは、前記集光型太陽電池パネルにおいて、各々の間に空間を設けて分散的に配置され、
前記太陽電池セルの全受光面積は、太陽光総入射面積の１０％以下であり、
前記追尾装置は、
前記太陽光からの散乱光成分を透過する材料からなり、
前記複数の集光型太陽電池パネルの各々を搭載する複数の追尾子を備え、
前記複数の追尾子の各々は、
前記集光型太陽電池パネルを搭載する保持部材と、
前記保持部材に連結する追尾機構と
を備え、
前記複数の集光型太陽電池パネルは、前記複数の追尾子を介して、１つの前記制御装置により一元制御される
ことを特徴とする、集光型太陽光発電装置。
【請求項４】
前記複数の追尾子の各々は、前記駆動装置の前記制御された駆動量に基づいて、前記保持部材における少なくとも３点を駆動することにより、前記集光型太陽電池パネルが予め設定された太陽軌道を追尾する、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の集光型太陽光発電装置。
【請求項５】
前記駆動装置は、前記保持部材における前記少なくとも３点をそれぞれ駆動する少なくとも３つの駆動部からなる、
請求項４に記載の集光型太陽光発電装置。
【請求項６】
前記追尾機構は、
前記保持部材を支える支柱部と、
前記支柱部を支える土台部と
を備え、
前記保持部材と前記支柱部とを連結するリングがさらに設けられている、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の集光型太陽光発電装置。
【請求項７】
前記追尾装置を搭載する架台と、
前記架台の上に、前記追尾装置の全体を覆うように設けられた透明部材からなる矩形状のケースと
をさらに備えており、
前記ケースの少なくとも一面が傾斜している、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の集光型太陽光発電装置。
【請求項８】
前記複数の集光型太陽電池パネルの上部に、該集光型太陽電池パネルの各々の受光側表面を清掃する清掃装置がさらに設けられている、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の集光型太陽光発電装置。
【請求項９】
互いに連結した前記追尾装置を複数備え、
前記複数の追尾装置は、前記駆動装置を介して、１つの前記制御装置により同時に駆動される、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の集光型太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光型太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、非集光型太陽電池パネルや、レンズ、ミラー等の集光器を備えた集光型太陽電池パネルが種々開発されている。また、予め設定された太陽軌道を追尾するようにこれら太陽電池パネルを駆動する駆動装置と、該駆動装置の駆動量を予め設定された太陽軌道に合うように算出し、駆動装置を制御する制御装置とからなる追尾装置を備えた太陽光発電装置も開発されている（特許文献１〜４）。
【０００３】
さらに近年では、直達光を高倍率で太陽電池セルに集光させることが可能なだけでなく、入射した散乱光を効率よく透過させ、多目的に利用することが可能な集光型太陽電池パネルと、前記のごとき追尾装置とを備えた太陽光発電装置も提案されている（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２４２１０号公報
【特許文献２】特開２０１２−０６９６１０号公報
【特許文献３】特開２０１３−０２１２８６号公報
【特許文献４】特開２０１４−０９５２８０号公報
【特許文献５】特開２０１６−０６２９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な追尾装置は、耐風性に優れた構造を実現するために装置が大がかりであるが、その割には太陽電池の積載量が多くない。そのため、分散可動型の追尾装置も提案されているが、該追尾装置は、機構が複雑であり、コストが上昇してしまう。また、該追尾装置は、設置時や搬送時の不具合が大きい。
【０００６】
さらに、従来の一般的な追尾装置には、その構成部材として、光透過性がないか非常に低いものが用いられている。そうすると、例えば入射した散乱光を透過させることが可能な集光型太陽電池パネルを、一般的な追尾装置で追尾制御した場合、該集光型太陽電池パネルを透過した散乱光は、追尾装置を透過することができず、散乱光を透過させることが可能な集光型太陽電池パネルの利用価値が低下してしまう。
【０００７】
以上の点に鑑み、本発明の目的は、集光型太陽電池パネルと分散可動型の追尾装置とを備えており、直達光を高倍率で集光することが可能であると同時に、散乱光を効率よく透過させ、多目的に利用することも可能なだけでなく、小型で設置時の利便性や搬送時の可搬性に優れ、低コストでの実現が可能な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】
【０００８】
本発明の一側面に係る集光型太陽光発電装置（以下、「集光型太陽光発電装置α」ともいう）は、
アレイ状に配置され、太陽光を電力に変換する複数の集光型太陽電池パネルと、
前記複数の集光型太陽電池パネルを駆動する駆動装置と、
前記複数の集光型太陽電池パネルが予め設定された太陽軌道を追尾するように前記駆動装置の駆動量を制御する制御装置と、
追尾装置と
を含む集光型太陽光発電装置であって、
前記集光型太陽電池パネル（以下、「集光型太陽電池パネルα」ともいう）の各々は、
太陽光を集光する集光器と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して該太陽光の少なくとも散乱光成分を透過する高透過板と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して発電する複数の太陽電池セルと、
前記高透過板の表面の一部に設けられ、前記太陽電池セルに電気的に接続可能な回路と
を備え、
前記太陽電池セルの各々は、前記高透過板の表面上に分散的に配置され、
前記太陽電池セルと前記回路とは、前記集光器と前記高透過板との間に封止され、
前記太陽電池セルの全受光面積は、太陽光総入射面積の１０％以下であり、
前記高透過板の受光面積は、太陽光総入射面積の８０％以上であり、
前記追尾装置は、
前記高透過板を透過した散乱光成分を透過する材料からなり、
前記複数の集光型太陽電池パネルの各々を搭載する複数の追尾子を備え、
前記複数の追尾子の各々は、
前記集光型太陽電池パネルを搭載する保持部材と、
前記保持部材に連結する追尾機構と
を備え、
前記複数の集光型太陽電池パネルは、前記複数の追尾子を介して、１つの前記制御装置により一元制御される
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の別の側面に係る集光型太陽光発電装置（以下、「集光型太陽光発電装置β」ともいう）は、
アレイ状に配置され、太陽光を電力に変換する複数の集光型太陽電池パネルと、
前記複数の集光型太陽電池パネルを駆動する駆動装置と、
前記複数の集光型太陽電池パネルが予め設定された太陽軌道を追尾するように前記駆動装置の駆動量を制御する制御装置と、
追尾装置と
を含む集光型太陽光発電装置であって、
前記集光型太陽電池パネル（以下、「集光型太陽電池パネルβ」ともいう）の各々は、
太陽光を集光する集光器と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して該太陽光の少なくとも散乱光成分を透過する高透過板と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して発電する複数の太陽電池セルと、
前記高透過板の表面の一部に設けられ、前記太陽電池セルに電気的に接続可能な回路と
を備え、
前記太陽電池セルの各々は、前記高透過板の受光面とは反対側の面に分散的に配置され、
前記太陽電池セルの全受光面積は、太陽光総入射面積の１０％以下であり、
前記高透過板の受光面積は、太陽光総入射面積の８０％以上であり、
前記集光器によって集光されかつ前記高透過板を透過した太陽光を反射させ、前記太陽電池セルの受光面へ案内する反射面を有する複数の受光ガイドをさらに備え、
前記受光ガイドの各々と前記太陽電池セルの各々とが予め一体化され、複数のセルパッケージが構成され、
前記複数のセルパッケージは、封止材によって前記高透過板の前記反対側の面上に分散的に封止され、
前記追尾装置は、
前記高透過板を透過した散乱光成分を透過する材料からなり、
前記複数の集光型太陽電池パネルの各々を搭載する複数の追尾子を備え、
前記複数の追尾子の各々は、
前記集光型太陽電池パネルを搭載する保持部材と、
前記保持部材に連結する追尾機構と
を備え、
前記複数の集光型太陽電池パネルは、前記複数の追尾子を介して、１つの前記制御装置により一元制御される
ことを特徴とする。
【００１０】
本発明のさらに別の側面に係る集光型太陽光発電装置（以下、「集光型太陽光発電装置γ」ともいう）は、
アレイ状に配置され、太陽光を電力に変換する複数の集光型太陽電池パネルと、
前記複数の集光型太陽電池パネルを駆動する駆動装置と、
前記複数の集光型太陽電池パネルが予め設定された太陽軌道を追尾するように前記駆動装置の駆動量を制御する制御装置と、
追尾装置と
を含む集光型太陽光発電装置であって、
前記集光型太陽電池パネル（以下、「集光型太陽電池パネルγ」ともいう）の各々は、
太陽光を集光する集光器と、
前記集光器によって集光された前記太陽光を受光して発電する複数の太陽電池セルと、
前記太陽電池セルに電気的に接続可能な回路と
を備え、
前記複数の太陽電池セルは、前記集光型太陽電池パネルにおいて、各々の間に空間を設けて分散的に配置され、
前記太陽電池セルの全受光面積は、太陽光総入射面積の１０％以下であり、
前記追尾装置は、
前記太陽光からの散乱光成分を透過する材料からなり、
前記複数の集光型太陽電池パネルの各々を搭載する複数の追尾子を備え、
前記複数の追尾子の各々は、
前記集光型太陽電池パネルを搭載する保持部材と、
前記保持部材に連結する追尾機構と
を備え、
前記複数の集光型太陽電池パネルは、前記複数の追尾子を介して、１つの前記制御装置により一元制御される
ことを特徴とする。
【００１１】
このように、集光型太陽光発電装置αには集光型太陽電池パネルαが備えられており、集光型太陽光発電装置βには集光型太陽電池パネルβが備えられており、集光型太陽光発電装置γには集光型太陽電池パネルγが備えられている。集光型太陽電池パネルα、β、及びγにより、特に集光型太陽電池パネルα及びβにより、従来の集光型太陽電池パネルでは温度上昇による変換効率の低下等の要因となっていた散乱光を、高い比率で透過させることができる。
【００１２】
集光型太陽電池パネルα、β、及びγによれば、特に集光型太陽電池パネルα及びβによれば、通常の非集光型太陽電池パネルや低倍率集光型太陽電池パネルでは不可能であった、入射光のうち、散乱光の発電以外の用途への利用が可能になるとともに、直達光の高倍率での集光による発電も可能になる。
【００１３】
集光型太陽電池パネルα、β、及びγは、焦点の位置ずれがあった場合でも、集光率の低下が極力抑制され、かつ、高い放熱特性を有している。
【００１４】
集光型太陽電池パネルα、β、及びγにおいて、太陽電池セルの下面側に低コストの別の太陽電池を設置すれば、散乱光からも発電が可能となり、発電量をさらに増大させることができる。
【００１５】
集光型太陽光発電装置α、β、及びγによると、集光型太陽電池パネルα、β、及びγを搭載する追尾子の各々を駆動装置により駆動させることができる。このように、分散可動型であって、簡易な構造の追尾装置を備えた集光型太陽光発電装置α、β、及びγが、低コストで実現され得る。
【００１６】
本実施形態に係る集光型太陽光発電装置α、β、及びγにおいて、
前記複数の追尾子の各々は、前記駆動装置の前記制御された駆動量に基づいて、前記保持部材における少なくとも３点を駆動することにより、前記集光型太陽電池パネルが予め設定された太陽軌道を追尾し、
前記駆動装置は、前記保持部材における前記少なくとも３点をそれぞれ駆動する少なくとも３つの駆動部からなる
ことが好ましい。
【００１７】
このように、保持部材の少なくとも３点を駆動させることにより、さらには、３つの駆動部で該保持部材の３点を駆動させることにより、簡易な構造でありながら、集光型太陽電池パネルα、β、及びγをより正確に太陽軌道に追尾させることができる。
【００１８】
本実施形態に係る集光型太陽光発電装置α、β、及びγにおいて、
前記追尾機構は、
前記保持部材を支える支柱部と、
前記支柱部を支える土台部と
を備え、
前記保持部材と前記支柱部とを連結するリングがさらに設けられている
ことが好ましい。
【００１９】
このようにすると、保持部材と支柱部とがリングによって連結しているため、リングを介して保持部材の駆動が円滑に行われる。その結果、集光型太陽電池パネルα、β、及びγをより正確に太陽軌道に追尾させることができる。
【００２０】
本実施形態に係る集光型太陽光発電装置α、β、及びγにおいて、
前記追尾装置を搭載する架台と、
前記架台の上に、前記追尾装置の全体を覆うように設けられた透明部材からなる矩形状のケースと
をさらに備えており、
前記ケースの少なくとも一面が傾斜している
ことが好ましい。
【００２１】
このようにすると、耐風性に優れた集光型太陽光発電装置α、β、及びγを実現することができる。
【００２２】
本実施形態に係る集光型太陽光発電装置α、β、及びγにおいて、
前記複数の集光型太陽電池パネルの上部に、該集光型太陽電池パネルの各々の受光側表面を清掃する清掃装置がさらに設けられている
ことが好ましい。
【００２３】
このようにすると、集光型太陽電池パネルα、β、及びγの受光側表面がより清浄な状態で維持され、集光型太陽光発電装置α、β、及びγは、発電効率がより高く、より高比率で直達光を遮断することができ、散乱光をさらに効率よく透過させることもできる。
【００２４】
本実施形態に係る集光型太陽光発電装置α、β、及びγにおいて、
互いに連結した前記追尾装置を複数備え、
前記複数の追尾装置は、前記駆動装置を介して、１つの前記制御装置により同時に駆動される
ことが好ましい。
【００２５】
このようにすると、１つの制御装置を介して複数の追尾装置を一元制御することができ、簡易な構造の複数の追尾装置を備えた集光型太陽光発電装置α、β、及びγを実現することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、直達光を高倍率で集光して高効率で発電し、高比率で遮断することが可能であると同時に、散乱光を効率よく透過させ、多目的に利用することも可能なだけでなく、小型で設置時の利便性や搬送時の可搬性に優れ、開放感を有する集光型太陽光発電装置を、低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１に係る集光型太陽電池パネルの構成例を示す概略説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】実施例１において、太陽電池セルの温度を熱解析シミュレーションによって予測した結果を示す図である。
【図３】実施例２に係る集光型太陽電池パネルの構成例を示す概略説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】実施例３に係る集光型太陽電池パネルの構成例を示す概略説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】実施例４に係る集光型太陽電池パネルの構成例を示す概略説明図（断面図）である。
【図６】実施例５及び６に係る集光型太陽電池パネルの構成例を示す概略説明図であり、（ａ）は集光型太陽電池パネルの断面図、（ｂ）はセルパッケージの断面図、（ｃ）はセルパッケージの断面図である。
【図７】実施例７に係る集光型太陽電池パネルの構成例を示す概略説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図８】実施例８に係る集光型太陽電池パネルの構成例を示す概略説明図であり、（ａ）は集光型太陽電池パネルの断面図、（ｂ）はセルパッケージの断面図である。
【図９】実施例９に係る集光型太陽電池パネルの構成例を示す概略説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の一実施例を示す概略説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態において追尾装置を構成する追尾子の構造例を示す概略説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態において追尾装置を構成する追尾子の折り畳まれた状態の構造例を示す概略説明図であり、（ａ）は追尾子の略上方から見た図、（ｂ）は追尾子の略横方向から見た図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の制御を実現するための配線・伝達軸構造例を示す概略説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の制御を実現するための配線・伝達軸構造例を示す概略説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の一実施例を示す概略説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る、複数の追尾装置を備えた集光型太陽光発電装置の構成例を示す概略説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る、清掃装置を備えた集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の一実施例を示す概略説明図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置の構成例を立体的に示す図であり、（ａ）は追尾装置を備えた集光型太陽光発電装置の図、（ｂ）は複数の追尾装置を備えた集光型太陽光発電装置の図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置の実装例を立体的に示す図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の追尾子に用いるリボンの構成例を示す概略説明図であり、（ａ）は巻き取る前の直線状態の図、（ｂ）は巻き取った状態の図である。
【図２１】実験例に用いた、本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の概略図であり、（ａ）は追尾装置の概略上面図、（ｂ）は追尾装置の長手方向の概略側面図、（ｃ）は追尾装置の短手方向の概略側面図である。
【図２２】実験例に用いた、遮光物を配置していない太陽電池モジュールの概略斜視図である。
【図２３】実験例に用いた、図２１に示す追尾装置を配置した太陽電池モジュールの概略斜視図である。
【図２４】実験例に用いた、遮光物を配置した太陽電池モジュールの概略斜視図である。
【図２５】図２２〜２４に示す各太陽電池モジュールを用いて行った、太陽光透過／遮光実験の結果を示すＩＶカーブである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の集光型太陽光発電装置について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、集光型太陽光発電装置α及びβを併せて集光型太陽光発電装置Ｉといい、集光型太陽光発電装置γを集光型太陽光発電装置ＩＩともいう。
【００２９】
＜集光型太陽光発電装置α＞
本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置αは、少なくとも、
（１）アレイ状に配置され、太陽光を電力に変換する複数の集光型太陽電池パネルαと、
（２）複数の集光型太陽電池パネルαを駆動する駆動装置と、
（３）複数の集光型太陽電池パネルαが予め設定された太陽軌道を追尾するように駆動装置の駆動量を制御する制御装置と、
（４）追尾装置と
を備えている。
【００３０】
＜集光型太陽光発電装置β＞
本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置βは、少なくとも、
（１）アレイ状に配置され、太陽光を電力に変換する複数の集光型太陽電池パネルβと、
（２）複数の集光型太陽電池パネルβを駆動する駆動装置と、
（３）複数の集光型太陽電池パネルβが予め設定された太陽軌道を追尾するように駆動装置の駆動量を制御する制御装置と、
（４）追尾装置と
を備えている。
【００３１】
＜集光型太陽光発電装置γ＞
本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置γは、少なくとも、
（１）アレイ状に配置され、太陽光を電力に変換する複数の集光型太陽電池パネルγと、
（２）複数の集光型太陽電池パネルγを駆動する駆動装置と、
（３）複数の集光型太陽電池パネルγが予め設定された太陽軌道を追尾するように駆動装置の駆動量を制御する制御装置と、
（４）追尾装置と
を備えている。
【００３２】
（１）集光型太陽電池パネルＩ
集光型太陽光発電装置αに備えられる集光型太陽電池パネルαの各々、及び、集光型太陽光発電装置βに備えられる集光型太陽電池パネルβの各々は、いずれも、少なくとも以下の（１−１）〜（１−４）を備えている。なお、本明細書において、集光型太陽電池パネルα及びβを併せて集光型太陽電池パネルＩという。
（１−１）太陽光を集光する集光器
（１−２）集光器によって集光された太陽光を受光して太陽光の少なくとも散乱光成分を透過する高透過板
（１−３）集光器によって集光された太陽光を受光して発電する複数の太陽電池セル
（１−４）高透過板の表面の一部に設けられ、太陽電池セルに電気的に接続可能な回路
【００３３】
ここで、前記太陽電池セルの各々は、前記高透過板の表面上に分散的に配置される。太陽電池セルの全受光面積は、太陽光総入射面積の１０％以下であり、高透過板の受光面積は、太陽光総入射面積の８０％以上であることを特徴とする。なお、高透過板上に配置され、太陽電池セルと接続して電気回路を構成する各部材の総受光面積（太陽電池セル以外に高透過板への散乱光の入射を遮る総面積）は、太陽光総入射面積の１０％未満に設定されていることが好ましい。太陽電池セルの全受光面積が太陽光総入射面積の１０％を超えると、目的とする超高倍率の集光型太陽電池パネルＩの作製が困難となる。一方、高透過板の受光面積が太陽光総入射面積の８０％未満になると、発電以外の他用途への散乱光の利用が不充分になるだけでなく、透過せずにパネル内に残存した散乱光が余分な熱となり、パネル内の機器に悪影響を及ぼす危険が増加する。
【００３４】
以下に、集光型太陽電池パネルＩを図面に示す実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に用いる集光型太陽電池パネルＩは、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３５】
［実施例１］
図１は、実施例１に係る集光型太陽電池パネルαの構成例を示す概略説明図である。図１（ａ）は、集光型太陽電池パネル１０（１０ａ）の平面図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線で破断した集光型太陽電池パネル１０（１０ａ）の断面図を示す。
【００３６】
（実施例１に係る集光型太陽電池パネルαの構造の概要）
集光型太陽電池パネル１０ａは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、太陽光を集光する集光器（セル封止型集光器）１１と、高透過板１２と、太陽電池セル１３と、金属膜１４と、太陽電池セル１３、１３同士を電気的に接続する金属ワイヤー１５と、太陽電池セル１３の一群の発電電力を外部に取り出すリード線１６と、から構成されている。
【００３７】
高透過板１２は、太陽光透過率が８０％以上の材料からなることが好ましく、ガラス板のほか、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の樹脂からなる板材を用いることができる。
【００３８】
金属膜１４は、電気伝導率が高い材料からなることが好ましく、例えば、銅、アルミニウム、金等の金属を用いることができる。また、金属に限らず、電気伝導率が高い材料であれば、金属膜１４として用いることができる。なお、実施例１では、金属膜１４は高透過板１２の集光器１１側の表面に密着して形成されており、１つの太陽電池セル１３に対して２つの金属膜１４ａ、１４ｂを島状に形成し、一方の金属膜１４ａの集光器１１側の表面には、太陽電池セル１３の裏面電極（ここでは＋極）が密着して形成されている。また、この太陽電池セル１３の表面電極（ここでは−極）から、他方の金属膜１４ｂの表面に金属ワイヤー１５がボンディングされている。なお、実施例１では、生産性を向上させるために前記のごとき回路接続構成を採用したが、必ずしもこれに限定されない。金属膜１４を前記のごとく分割せずに、１つの太陽電池セル１３に対して１つの金属膜１４を設置する構成を採用してもよい。
【００３９】
金属ワイヤー１５には、例えば、銅、アルミニウム、金等の電気伝導率の高い金属を用いることができる。実施例１では、太陽電池セル１３が４直列及び４並列（４×４配列）に電気的に接続され、両端の細長い金属膜１４ｔ、１４ｔに取り付けられた正負極のリード線１６、１６から外部に発電電力を取り出すことができる。金属ワイヤー１５として、ワイヤーボンディングで使用される直径数十ミクロンの細線状のもの以外にも、薄い帯状の金属板等も用いることができる。直列及び並列の接続パターンは、取り出したい電流及び電圧のレベルに応じて任意に設定することができる。
【００４０】
このように、集光型太陽電池パネル１０ａでは、回路が金属膜１４と金属ワイヤー１５とを含み、金属膜１４が、太陽電池セル１３を担持しながら高透過板１２の表面に分散的にかつ高透過板１２とは電気的に絶縁であるように密着して設置され、金属ワイヤー１５は、金属膜１４と太陽電池セル１３との間を電気的に接続し、直列又は並列の電気回路を構成している。
【００４１】
高透過板１２の集光器１１側の太陽電池セル１３と、金属膜１４と、金属ワイヤー１５との全ての構成部材を集光器１１の材料で封止するように、集光器１１を形成する。実施例１では、集光器１１の受光側表面はドーム状のレンズアレイとなっている。実施例１において、集光器１１の材料には、透明アクリル系樹脂、透明シリコーン系樹脂、ガラス等が適している。このような集光器１１において、入射光線は、屈折率が低い空気と屈折率が高いレンズアレイとの境界面において１回しか屈折しないため、該集光器１１は、約３００倍未満の集光倍率に適している。なお、予め射出成形等で製作した集光器１１と、該集光器１１の材料の屈折率とほぼ等しい屈折率を有し、接着作用のある別の透明材料を用いた他の構成部材とを接合した場合も、同様の効果が得られる。
【００４２】
このように構成した集光型太陽電池パネル１０ａを、後述する追尾装置（例えば、図１０参照）に搭載すると、図１（ｂ）に示すように、直達光Ｌ１は、集光器１１によって太陽電池セル１３に集光され、電気に変換される。一方、全方位から入射する散乱光Ｌ２は、太陽電池セル１３には集光されず、その大半が高透過板１２を通過（透過）する。
【００４３】
このとき、集光器１１の受光面面積（太陽光総入射面積）に対して、受光面の内側に配置（封止）された不透明な金属膜１４と金属ワイヤー１５とが占める総投影面積（すなわち、回路面積）の割合を１０％未満にすることが好ましい。これにより、太陽電池セル１３の全受光面積を太陽光総入射面積の１０％以下の超高倍率集光に設定した場合に、高透過板１２の受光面積を太陽光総入射面積の８０％以上とすることができる。また、太陽電池セル１３としては、化合物型多接合太陽電池等の、集光時のセル変換効率が３５％以上であるものが好ましい。
【００４４】
太陽電池セル１３は、できる限り小面積のものが好ましい。太陽電池セル１３の受光面サイズが小さくなると、図１（ｂ）に示す焦点距離ＦＬが短くなり、集光器１１の全高を低く抑えることができる。その結果、集光器１１内部での光吸収量が減少し、光透過性が向上する。さらに、太陽電池セル１３のサイズが小さくなると、熱源が分散される効果により、後述の熱解析シミュレーション結果にも示すように（図２参照）、太陽電池セル１３の到達温度が低下するため、変換効率及び長期信頼性が向上する。この観点から、１ｍｍ×１ｍｍ以下、さらには０．５ｍｍ×０．５ｍｍ以下の太陽電池セル１３を用いることが好ましい。このサイズはＬＥＤチップと同程度であり、ＬＥＤの実装技術を適用（応用）できるメリットもある。
【００４５】
直列及び並列の接続パターンによって発電電圧が高くなる場合には、金属膜１４と高透過板１２との間に、電気絶縁性が高い材料を挿入してもよい。また、金属ワイヤー１５に電気絶縁性が高い材料をコーティングする場合がある。金属膜１４と高透過板１２との密着には、高導電性接着剤を用いるほか、めっき法、ろう付け法、固相接合法、溶接法、溶湯接合法等の各種の接合方法を採用することができる。
【００４６】
地上に降り注ぐ太陽光は、主に直達光Ｌ１と散乱光Ｌ２とに分類することができる。直達光Ｌ１は、太陽の光球とその近傍から直接入射するほぼ平行な太陽光線（視野角±０．２５６°〜±５°）であり、散乱光Ｌ２は、大気中の微粒子やガスによって散乱され、天空の全体から入射する太陽光線である。直達光Ｌ１は、レンズやミラーで高倍率集光することが可能であるが、散乱光Ｌ２は、熱力学的制限により、弱い集光しかできないという特性がある。
【００４７】
日本においては、年間日射量の約６割を直達光Ｌ１が占め、残りの約４割を散乱光Ｌ２が占める。本実施例１では、年間日射量の約６割を占める直達光Ｌ１を、セル変換効率が約４０％（将来的には５０％超が見込まれる）の超高効率の太陽電池セル１３に集光して発電する一方、年間日射量の約４割を占める散乱光Ｌ２の大半を透過させる。従来の太陽電池パネルとは異なり、散乱光Ｌ２は太陽電池セル１３に当たらず透過してしまうが、太陽電池セル１３の変換効率が高いうえに、後述する追尾装置が設けられているので、より直達光Ｌ１の受光量が増大する。その結果、集光型太陽電池パネル１０ａでは、直達光Ｌ１だけからでも、従来の太陽電池パネル以上の発電量が実現される。しかも、散乱光Ｌ２の大半が高透過板１２を透過するので、後述のとおり、集光型太陽光発電装置αは、太陽光を必要とする他の用途にも利用可能である。このように、集光型太陽電池パネル１０ａは、貴重な太陽光を発電と他の用途とに無駄なく振り分けることが可能な、新たな集光型太陽電池パネルである。
【００４８】
図２に、実施例１において、太陽電池セル１３の温度を熱解析シミュレーションによって予測した結果を示す。図２中、散乱光透過率７０％が実施例１（本発明）であり、比較のために、散乱光透過率０％の従来例も図示している。本熱解析の解析条件は以下のとおりである。
直達光：６００Ｗ／ｍ２
散乱光：４００Ｗ／ｍ２
外気温：２５℃
対流熱伝達率ｈ：５．７Ｗ／ｍ２Ｋ（無風時）
幾何学的集光倍率：３００倍
なお、セルサイズが１ｍｍ×１ｍｍの場合には、受光面サイズは１７．３２ｍｍ×１７．３２ｍｍであり、受光面面積をセル面積で除した幾何学的集光倍率は３００倍となる。したがって、高透過板１２の受光面積（回路面積も含む）は、太陽光総入射面積の９０％以上となる。ただし、金属膜１４の回路は通常不透明であるので、この分を考慮し、８０％以上が透過に有効な高透過板１２の受光（透過）面積とした。この受光（透過）面積８０％に高透過板１２の材料の太陽光透過率９０％を乗じると、散乱光透過率は約７０％となる。
【００４９】
図２に示すように、実施例１（本発明）のセルサイズが１ｍｍ×１ｍｍの場合には、セル温度が約１００℃となり、化合物多接合型太陽電池セル等の温度使用条件を満たす。なお、本発明及び従来例において、そのセルサイズを小さくしていくと（例えば、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）、さらにセル温度が低下することが分かる。これは、セルサイズを小さくして分散配置することにより、セル面積に対するセル周囲長（放熱面）が増大することや、レンズ焦点距離の縮小によって熱抵抗が低減されること等により、放熱が促進されるからである。
【００５０】
［実施例２］
図３は、実施例２に係る集光型太陽電池パネルαの構成例を示す概略説明図である。図３（ａ）は、集光型太陽電池パネル１０（１０ｂ）の平面図を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ’線で破断した集光型太陽電池パネル１０（１０ｂ）の断面図を示す。
【００５１】
（実施例２に係る集光型太陽電池パネルαの構造の概要）
集光型太陽電池パネル１０ｂは、実施例１に係る集光型太陽電池パネル１０ａと同じ部材から構成されるが、太陽電池セル１３、１３同士の電気的接続において、金属ワイヤー１５を短くし、その代わりに金属膜１４を長くしたものである。実施例２に係る集光型太陽電池パネル１０ｂでは、実施例１に係る集光型太陽電池パネル１０ａよりも不透明な部分の面積は若干増大するが、接続回路の直列抵抗を低減させることが容易であり、高電流の場合において、変換効率を維持することができる。
【００５２】
［実施例３］
図４は、実施例３に係る集光型太陽電池パネルαの構成例を示す概略説明図である。図４（ａ）は、集光型太陽電池パネル１０（１０ｃ）の平面図を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ’線で破断した集光型太陽電池パネル１０（１０ｃ）の断面図を示す。
【００５３】
（実施例３に係る集光型太陽電池パネルαの構造の概要）
集光型太陽電池パネル１０ｃは、実施例１に係る集光型太陽電池パネル１０ａ及び実施例２に係る集光型太陽電池パネル１０ｂと比較して、集光器１１のタイプと、太陽電池セル１３、１３同士の電気的接続方法が異なる。
【００５４】
まず、集光器１１について解説する。実施例１及び２とは異なり、実施例３では、図４（ｂ）に示すように、集光器１１と太陽電池セル１３を実装した面との間には空気層１７が存在する。この空気層１７が存在することで、入射光線は、集光器１１から射出する際に、屈折率が高い集光器の材料（レンズ材料）と屈折率が低い空気との境界面で屈折し、その方向が変わる。よって、このようなセパレート型の集光器１１は、集光倍率が約３００倍以上と高い場合に適する。また、セパレート型の集光器１１としては、フレネルレンズ等の薄型の集光器が適している。
【００５５】
次いで、太陽電池セル１３、１３同士の電気的接続方法について解説する。実施例１及び２とは異なり、実施例３では、電気的接続の大部分を透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）１８が担う構成となっている。実施例１と同様に、１つの太陽電池セル１３に対して、２つの金属膜１４ａ、１４ｂが島状に形成されているが、金属膜１４ａ、１４ｂと高透過板１２との間には透明導電膜１８がスパッタリング等によってパターニングされている。実施例１では、金属ワイヤー１５にて太陽電池セル１３、１３同士の電気的接続が行われているが、実施例３では、この透明導電膜１８が、太陽電池セル１３、１３同士を電気的に接続している。
【００５６】
このように、集光型太陽電池パネル１０ｃでは、回路が金属膜１４と金属ワイヤー１５と透明導電膜１８とを含み、金属膜１４が、太陽電池セル１３を担持しながら高透過板１２の表面に分散的にかつ高透過板１２とは電気的に絶縁であるように密着して設置され、金属ワイヤー１５及び透明導電膜１８は、金属膜１４と太陽電池セル１３との間を電気的に接続し、直列又は並列の電気回路を構成している。
【００５７】
なお、この電気的接続方法では、パターニングによって複雑な直並列接続回路を比較的容易に形成することが可能であり、また実施例１及び２よりも透過率をさらに向上させることができる。なお、金属膜１４ａ、１４ｂを設けず、太陽電池セル１３を直接透明導電膜１８上に設置してもよい。なお、透明導電膜１８と金属膜１４との接合、又は透明導電膜１８と太陽電池セル１３との接合を容易にするために、両部材の間に他の材料で構成された層を挿入してもよい。
【００５８】
なお、実施例１〜３で述べた集光器１１と電気的接続方法との組み合わせには特に限定がない。例えば、実施例１の電気的接続方法と実施例３のセパレート型の集光器１１とを組み合わせてもよい。
【００５９】
［実施例４］
図５は、実施例４に係る集光型太陽電池パネルαの構成例を示す概略説明図であり、集光型太陽電池パネル１０（１０ｄ）の断面図を示す。
【００６０】
実施例４では、実施例２に係る集光型太陽電池パネル１０ｂにおける高透過板１２の下面側に、低コストの非集光型太陽電池２３を設置している。これにより、集光型太陽電池パネル１０ｄの高透過板１２を透過した散乱光Ｌ２を電気に変換することができる。すなわち、先の実施例１〜３とは異なり、実施例４では、高透過板１２を透過した散乱光Ｌ２を、集光型太陽光発電装置αの総発電量をさらに向上させるために利用することができる。
【００６１】
［実施例５］
図６（ａ）及び（ｂ）は、実施例５に係る集光型太陽電池パネルαの構成例を示す概略説明図である。図６（ａ）は、集光型太陽電池パネル１０（１０ｅ）の断面図を示す。図６（ｂ）は、セルパッケージ３０（３０ｅ１）の断面図を示す。
【００６２】
通常、集光型太陽電池パネルが超高倍率になるほど、集光型太陽光発電装置に備えられた追尾機構による僅かな追尾誤差であっても、パネルの焦点がずれ易くなる。このため、超高倍率の集光型太陽電池パネルには、焦点が多少ずれた場合であっても、太陽電池セルへの集光の確保、維持が可能な構造を設けておくことが望まれる。実施例５に係る集光型太陽電池パネル１０ｅは、焦点の多少のずれに係らず、太陽電池セル１３への集光を充分に確保、維持することが可能なパネルの一例である。
【００６３】
太陽電池セル１３を金属膜回路に実装する方法は、次のとおりである。図６（ａ）及び（ｂ）のように、太陽電池セル１３と、受光ガイド３１、導電性セル取り付け部材（ダイアタッチ部材）３２、絶縁体３３、及び導電性ブリッジ３４等の部材とを予め（別工程で）一体化したセルパッケージ３０ｅ１を複数用意し、セルパッケージ３０ｅ１の下面（本実施例５では、導電性ブリッジ３４の下面）に正負の電極平面が接続される構造としておく。このとき、受光ガイド３１と導電性ブリッジ３４との間も絶縁体によって絶縁されている。このセルパッケージ３０ｅ１を、予め接続箇所にハンダ３５を塗布しておいた金属膜１４上にマウントし、リフロー炉等で加熱することによって接着が完了する。このような実装方法は、多数のセルパッケージ３０ｅ１の実装をロボット等で高速に行うことを可能にするため、大量生産に適している。
【００６４】
また、セルパッケージ３０ｅ１内の受光ガイド３１は、集光器１１によって集光された太陽光を反射させて太陽電池セル１３の受光面へ案内する反射面３１ａをさらに備える。図示した反射面３１ａは、太陽電池セル１３に向かって狭まりながら傾斜した傾斜面である。この傾斜面は、太陽電池セル１３が四角形状の場合は、四角錐形状であることが好ましく、太陽電池セル１３が円形状の場合は、円錐形状であることが好ましい。そのほか、回転複合放物面形状等であってもよい。また反射面３１ａとしては、アルミニウム、銀等を用い、蒸着や高反射率のめっき等の処理を行って、その鏡面反射率を８０％以上としたものが好ましい。これにより、集光器１１によって集光された太陽光の焦点が、太陽電池セル１３の発電有効面よりも若干ずれた場合であっても、受光ガイド３１の反射面３１ａでの反射作用によって、一定割合の光を捕捉して太陽電池セル１３に入射させることが可能となる。
【００６５】
［実施例６］
図６（ａ）及び（ｃ）は、実施例６に係る集光型太陽電池パネルαの構成例を示す概略説明図である。図６（ａ）は、集光型太陽電池パネル１０（１０ｅ）の断面図を示す。図６（ｃ）は、セルパッケージ３０（３０ｅ２）の断面図を示す。
【００６６】
通常、例えば１００倍以上といった高倍率の集光型太陽電池パネルの場合、その放熱性能をより強化、向上させることが望まれる。実施例６に係る集光型太陽電池パネル１０ｅは、先の実施例５に係る集光型太陽電池パネル１０ｅと同様に、焦点の多少のずれに係らず、太陽電池セル１３への集光を充分に確保、維持することが可能なだけでなく、その放熱性能が促進、向上されたパネルの一例である。
【００６７】
実施例６に係るセルパッケージ３０ｅ２は、実施例５に係るセルパッケージ３０ｅ１と略同様の構成であるが、図６（ｃ）に示すように、太陽電池セル１３の温度の低減のために、受光ガイド３１（好ましくは、アルミニウム製）の一部を突起させた放熱フィン３６を備えていることを特徴とする。なお、透過率を維持しつつ放熱性能を向上させるために、セルパッケージ３０ｅ２を真上から見たとき、放熱フィン３６の投影面が、金属膜１４上にほぼ重なるになるように、該放熱フィン３６を配置することが好ましい。
【００６８】
［実施例７］
図７は、実施例７に係る集光型太陽電池パネルαの構成例を示す概略説明図である。図７（ａ）は、集光型太陽電池パネル１０（１０ｆ）の断面図を示す。図７（ｂ）は、集光型太陽電池パネル１０（１０ｆ）の平面図を示す。
【００６９】
実施例７では、先の実施例６と同様に、太陽電池セル１３の温度のさらなる低減を目的としている。実施例７に係る集光型太陽電池パネル１０ｆでは、高透過板１２の厚さを小さくして熱抵抗を低減し、その剛性を維持するために、ハニカム構造材３７を高透過板１２の下面に貼付している。なお、ハニカム構造材３７の材料は、アルミニウム等の金属のほか、透明樹脂等であってもよい。金属を用いた場合は、不透明となるので、ハニカム構造材３７の高さ（厚さ）を抑える必要がある。また、ハニカム構造材３７の設置によって、放熱面積も増大する。
【００７０】
［実施例８］
図８（ａ）及び（ｂ）は、実施例８に係る集光型太陽電池パネルβの構成例を示す概略説明図である。図８（ａ）は、集光型太陽電池パネル１０（１０ｇ）の断面図を示す。図８（ｂ）は、セルパッケージ３０（３０ｇ）の断面図を示す。
【００７１】
実施例８に係る集光型太陽電池パネル１０ｇも、実施例６に係る集光型太陽電池パネル１０ｅ及び実施例７に係る集光型太陽電池パネル１０ｆと同様に、その放熱性能が促進、向上されたパネルの一例である。
【００７２】
通常ガラス板等の高透過板の厚さは、集光型太陽電池パネルの剛性を確保するためには、３〜５ｍｍ程度が必要である。このような高透過板の上側に太陽電池セルを配置すると、太陽電池セルと高透過板と外気との間の熱抵抗が高いため、太陽電池セルが高温になり易い。
【００７３】
そこで、太陽電池セル１３と高透過板１２と外気との間の熱抵抗を格段に軽減するために、実施例８に係る集光型太陽電池パネル１０ｇのように、高透過板１２の下側（受光面とは反対側の面）に金属膜１４と太陽電池セル１３とを配置する構成とした。すなわち、実施例８に係る集光型太陽電池パネル１０ｇでは、受光ガイド３１等の部材と太陽電池セル１３とを予め一体化したセルパッケージ３０（３０ｇ）が複数構成され、封止材３８によって該セルパッケージ３０ｇが高透過板１２の受光面とは反対側の面上に分散的に封止されている。なお、符号３４ｂは、導電性ブリッジ３４と金属膜１４との間を接続する導電体を示す。
【００７４】
実施例８に係る集光型太陽電池パネル１０ｇでは、パネル剛性を気にせずに封止材３８の厚さを任意に調整することができる。その結果、図８（ｂ）に示すように、太陽電池セル１３の位置から外気までの距離ＬＡを、高透過板１２の上側（表面上）に太陽電池セル１３を配置した場合の該太陽電池セル１３の位置から外気までの距離ＬＢ（図６（ｂ）参照）よりも、格段に短くすることができる。これにより、集光型太陽電池パネル１０ｇの放熱量を増大させることができ、太陽電池セル１３の温度が低減する。
【００７５】
また、セルパッケージ３０ｇの近傍に、放熱フィン、ヒートスプレッダー等（いずれも図示せず）を付与することも可能である。ヒートスプレッダーには、グラフェンシート等の面方向の熱伝導率が高い薄膜等を使用することが好ましい。封止材３８の外気側表面には、防汚コーティング、傷に強いハードコート等の処理を行うこともできる。
【００７６】
（１’）集光型太陽電池パネルＩＩ
集光型太陽光発電装置γに備えられる集光型太陽電池パネルγの各々は、少なくとも以下の（１’−１）〜（１’−３）を備えている。なお、本明細書において、集光型太陽電池パネルγを集光型太陽電池パネルＩＩともいう。
（１’−１）太陽光を集光する集光器
（１’−２）集光器によって集光された太陽光を受光して発電する複数の太陽電池セル
（１’−３）太陽電池セルに電気的に接続可能な回路
【００７７】
ここで、前記複数の太陽電池セルは、前記集光型太陽電池パネルＩＩにおいて、各々の間に空間を設けて分散的に配置される。太陽電池セルの全受光面積は、太陽光総入射面積の１０％以下であることを特徴とする。なお、太陽電池セルと接続して電気回路を構成する各部材の総受光面積（太陽電池セル以外に太陽光からの散乱光の入射を遮る総面積）は、太陽光総入射面積の１０％未満に設定されていることが好ましい。太陽電池セルの全受光面積が太陽光総入射面積の１０％を超えると、目的とする超高倍率の集光型太陽電池パネルＩＩの作製が困難となる。
【００７８】
集光型太陽電池パネルＩＩは、基本的に、集光型太陽電池パネルＩの構造から高透過板が除かれた構造を有し、その構成部材の材料、配置等は、集光型太陽電池パネルＩのものと同様であればよい。
【００７９】
［実施例９］
図９は、実施例９に係る集光型太陽電池パネルγの構成例を示す概略説明図である。図９（ａ）は、集光型太陽電池パネル１０（１０ｈ）の平面図を示す。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＨ−Ｈ’線で破断した集光型太陽電池パネル１０（１０ｈ）の断面図を示す。
【００８０】
（実施例９に係る集光型太陽電池パネルγの構造の概要）
実施例９に係る集光型太陽電池パネルγは、例えば図１に示される実施例１に係る集光型太陽電池パネルαの構造から高透過板１２が除かれた構造を有する。図９に示される集光型太陽電池パネル１０は、太陽光を集光する集光器（セル封止型集光器）１１と、太陽電池セル１３と、金属膜１４と、太陽電池セル１３、１３同士を電気的に接続する金属ワイヤー１５と、太陽電池セル１３の一群の発電電力を外部に取り出すリード線１６と、から構成されている。複数の金属膜１４及びその表面の太陽電池セル１３は、各々支持部材１９ｂの表面に設けられている。複数の支持部材１９ｂは、集光型太陽電池パネル１０の筐体（図示せず）内に、各々の間に空間１９ａを設けて配置されている。
【００８１】
実施例９では、金属膜１４は支持部材１９ｂの集光器１１側の表面に密着して形成されており、１つの太陽電池セル１３に対して２つの金属膜１４ａ、１４ｂを島状に形成し、一方の金属膜１４ａの集光器１１側の表面には、太陽電池セル１３の裏面電極（ここでは＋極）が密着して形成されている。また、この太陽電池セル１３の表面電極（ここでは−極）から、他方の金属膜１４ｂの表面に金属ワイヤー１５がボンディングされている。なお、実施例９では、生産性を向上させるために前記のごとき回路接続構成を採用したが、必ずしもこれに限定されない。金属膜１４を前記のごとく分割せずに、１つの太陽電池セル１３に対して１つの金属膜１４を設置する構成を採用してもよい。
【００８２】
集光型太陽電池パネル１０ｈでは、回路が金属膜１４と金属ワイヤー１５とを含み、金属ワイヤー１５は、金属膜１４と太陽電池セル１３との間を電気的に接続し、直列又は並列の電気回路を構成している。
【００８３】
太陽電池セル１３と、金属膜１４と、金属ワイヤー１５との全ての構成部材を集光器１１の材料で封止するように、集光器１１を形成する。実施例９では、集光器１１の受光側表面はドーム状のレンズアレイとなっている。
【００８４】
このように構成した集光型太陽電池パネル１０ｈを、後述する追尾装置（例えば、図１０参照）に搭載すると、図９（ｂ）に示すように、直達光Ｌ１は、集光器１１によって太陽電池セル１３に集光され、電気に変換される。一方、全方位から入射する散乱光Ｌ２は、太陽電池セル１３には集光されず、その大半が太陽電池セル１３同士の間の空間１９ａを通過する。なお、このように太陽電池セル１３同士の間の空間１９ａを通過した散乱光Ｌ２の光路に、支持部材１９ｂが配置されている場合もあるので、該支持部材１９ｂは、太陽光透過率が高い材料からなることが好ましい。例えば高透過板１２の材料と同様に、ガラス部材のほか、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の樹脂からなる部材を支持部材１９ｂとして用いることができる。
【００８５】
このとき、集光器１１の受光面面積（太陽光総入射面積）に対して、受光面の内側に配置（封止）された不透明な金属膜１４と金属ワイヤー１５とが占める総投影面積（すなわち、回路面積）の割合を１０％未満にすることが好ましい。これにより、太陽電池セル１３の全受光面積を太陽光総入射面積の１０％以下の超高倍率集光に設定した場合に、太陽電池セル１３同士の間の空間１９ａにおける受光面積を太陽光総入射面積の８０％以上とすることができる。
【００８６】
本実施例９では、直達光Ｌ１を、セル変換効率が約４０％の超高効率の太陽電池セル１３に集光して発電する一方、散乱光Ｌ２の大半を透過させる。従来の太陽電池パネルとは異なり、散乱光Ｌ２は太陽電池セル１３に当たらず透過してしまうが、太陽電池セル１３の変換効率が高いうえに、後述する追尾装置が設けられているので、より直達光Ｌ１の受光量が増大する。その結果、集光型太陽電池パネル１０ｈでは、直達光Ｌ１だけからでも、従来の太陽電池パネル以上の発電量が実現される。しかも、散乱光Ｌ２の大半が太陽電池セル１３同士の間の空間１９ａを通過するので、後述のとおり、集光型太陽光発電装置γは、太陽光を必要とする他の用途にも利用可能である。このように、集光型太陽電池パネル１０ｈは、貴重な太陽光を発電と他の用途とに無駄なく振り分けることが可能な、新たな集光型太陽電池パネルである。
【００８７】
（２）駆動装置、（３）制御装置、及び（４）追尾装置
以下に、本発明に係る集光型太陽光発電装置Ｉにおける前記（１）集光型太陽電池パネルＩ以外の構成、及び本発明に係る集光型太陽光発電装置ＩＩにおける前記（１’）集光型太陽電池パネルＩＩ以外の構成について説明する。（２）駆動装置、（３）制御装置、及び（４）追尾装置の構成は、本発明に係る集光型太陽光発電装置Ｉ及び集光型太陽光発電装置ＩＩにおいて共通である。本発明に係る集光型太陽光発電装置では、特に、（４）追尾装置の構成に大きな特徴がある。
【００８８】
図１０は、本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の一実施例を示す概略説明図である。例えば図１０に示すように、追尾装置５００は、アレイ状に配置される集光型太陽電池パネル１０の各々を搭載する複数の追尾子１００を備えている。追尾装置５００は、基台２０ｃ上に支柱２０ｂを介して設けられた架台２０ａの上に配置されている。追尾子１００の大きさは、例えば１０ｃｍ〜５０ｃｍ角程度であることが好ましく、追尾装置５００の大きさは、例えば１ｍ×２ｍ程度であることが好ましい。図１０では、架台２０ａは、追尾装置５００上に搭載される集光型太陽電池パネル１０の各々が北側に向かって上向きに傾斜しているが、他の方向へ傾斜していてもよく、傾斜していなくてもよい。なお、図１０において、アレイ状に配置される集光型太陽電池パネル１０の数、追尾子１００の大きさ、追尾装置５００の大きさ等は一例にすぎず、これらは図１０に示されるものに限定されない。
【００８９】
追尾装置５００は、前記集光型太陽電池パネル１０に備えられた高透過板１２を透過した散乱光成分又は太陽電池セル１３同士の間の空間１９ａを通過した散乱光成分を透過する材料で構成されている。追尾装置５００に備えられる複数の追尾子１００は、高透過板１２と同様に、太陽光透過率が８０％以上の材料からなることが好ましく、ガラスのほか、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の樹脂を用いることができる。このように、追尾装置５００が高透過板１２を透過した散乱光成分又は太陽電池セル１３同士の間の空間１９ａを通過した散乱光成分を透過する材料で構成されているので、追尾装置５００からも散乱光を効率よく透過させることができ、散乱光を透過させることが可能な集光型太陽電池パネル１０の利用価値をさらに高めることができる。
【００９０】
また、前記のごとく散乱光を透過させることが可能な集光型太陽電池パネル１０の利用価値をさらに高める点で、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置において、追尾装置５００を配置するための架台２０ａ、支柱２０ｂ、及び基台２０ｃも、追尾装置５００と同様に、高透過板１２を透過した散乱光成分又は太陽電池セル１３同士の間の空間１９ａを通過した散乱光成分を透過する材料で構成されていることが好ましい。
【００９１】
次に、図１０に示した追尾装置５００を備えた集光型太陽光発電装置について、図１１〜図１３を参照しながら具体的に説明する。
【００９２】
図１１は、本実施形態において追尾装置５００を構成する追尾子１００の構造例を示す概略説明図である。図１２は、本実施形態において追尾装置５００を構成する追尾子１００の折り畳まれた状態の構造例を示す概略説明図である。図１２（ａ）は、追尾子１００の略上方から見た図である。図１２（ｂ）は、追尾子１００の略横方向から見た図である。図１３は、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置５００の制御を実現するための配線・伝達軸構造例を示す概略説明図である。
【００９３】
本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置は、複数の集光型太陽電池パネル１０を搭載する、例えば図１０に示す追尾子１００を複数備えた追尾装置５００と、複数の集光型太陽電池パネル１０を駆動する、例えば図１３に示す駆動装置４５０と、複数の集光型太陽電池パネル１０が予め設定された太陽軌道を追尾するように駆動装置４５０の駆動量を制御する、例えば図１３に示す制御装置４００とを有している。
【００９４】
図１１に示すように、追尾子１００は、集光型太陽電池パネル１０を上面に搭載する、例えばＴ字状の保持部材１１０（１１０ａ部分と１１０ｂ部分とからなる）と、保持部材１１０に連結する追尾機構とを備えている。追尾機構は、連結する保持部材１１０上に集光型太陽電池パネル１０が搭載された状態で、図１０に示した架台２０ａに設置されて用いられる。
【００９５】
ここで、本実施形態では、追尾子１００は、前記駆動装置４５０の制御された駆動量に基づいて、保持部材１１０における少なくとも３点を駆動することにより、集光型太陽電池パネル１０が予め設定された太陽軌道を追尾するように構成されている。図１１に示す一例では、保持部材１１０の形状はＴ字状である。該Ｔ字状の保持部材１１０における３点として、例えば３つの端部（第１の駆動点、第２の駆動点、及び第３の駆動点に対応する）がある。これら３つの端部のうち、互いに対抗する一対の端部としての第１の端部Ａ及び第２の端部Ｂには、例えば図１１に示すように、第１のリボンＡＴ及び第２のリボンＢＴが、例えばネジによってそれぞれ取り付けられている。そして、残りの端部としての第３の端部Ｃには、ワイヤーＣＴが、例えば開口部Ｃｈを介して取り付けられている。なお、ワイヤーＣＴには、例えばバネ等の弾性部材（図示せず）を介在させることが好ましい。このような構成とするのは、後述するように、第１のリボンＡＴ及び第２のリボンＢＴに対するような精密制御がワイヤーＣＴ部分には要求されておらず、第１のリボンＡＴ及び第２のリボンＢＴの位置を必要なタイミングで元に戻すためには、バネ等の弾性部材が介在していると効果的であるからである。
【００９６】
図１３に示す駆動装置４５０は、第１のリボンＡＴ及び第２のリボンＢＴの各々の巻き取りを行う、例えばサーボモーターである第１の駆動装置４５０ａ（第１のモーター）及び第２の駆動装置４５０ｂ（第２のモーター）と、ワイヤーＣＴの巻き取りを行う、例えばステッピングモーターである第３の駆動装置４５０ｃ（第３のモーター）とを備えている。また、制御装置４００は、第１の駆動装置４５０ａ、第２の駆動装置４５０ｂ、及び第３の駆動装置４５０ｃ（駆動装置４５０の３つの駆動部）の各々の巻き取り量を制御する。
【００９７】
なお、第３の駆動装置４５０ｃとして、第３のモーターの代わりに、第３の駆動点に荷重を付与する荷重付与部材からなるものを用いることができる。該荷重付与部材として、一定の荷重を付与する定荷重バネを設けることができる。この場合、ワイヤーＣＴを設けることなく、定荷重バネの先端を第３の端部Ｃに取り付けてもよい。第３の駆動装置４５０ｃとして荷重付与部材からなるものを用いた場合には、制御装置４００は、第１の駆動装置４５０ａ及び第２の駆動装置４５０ｂの巻き取り量を制御するとともに、第３の駆動装置４５０ｃが付与する荷重を制御する。
【００９８】
このように、第３の駆動装置４５０ｃとして荷重付与部材からなるものを用いると、３点のうちの残りの１点は、例えば他の２点が駆動された位置から元に戻すような場合に駆動させればよいので、前記他の２点の制御とは異なって精密な位置制御を行わなくてもよい構造で実現が可能である。
【００９９】
このような構成により、本実施形態に係る追尾装置５００を備えた集光型太陽光発電装置では、集光型太陽電池パネル１０を搭載する追尾子１００の各々を、駆動装置４５０により駆動させることができる。すなわち、保持部材１１０における３点の位置を制御して駆動させる構造により、集光型太陽電池パネル１０をより正確に太陽軌道に追尾させることができる。このように、分散可動型であって、簡易な構造の追尾装置５００を備えた集光型太陽光発電装置を、低コストで実現することができる。
【０１００】
本実施形態に係る簡易な構造の追尾装置５００を備えた集光型太陽光発電装置では、１つの制御装置４００が、複数の追尾子１００を介して、複数の集光型太陽電池パネル１０を一元制御することができる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、保持部材１１０の形状がＴ字状である場合について説明したが、本発明の集光型太陽光発電装置において、保持部材の形状はＴ字状に限定されるものではない。保持部材として種々の形状のものを採用することができ、集光型太陽電池パネルを搭載可能な部材であって、そのうち少なくとも３点の位置を制御して駆動することができる構造であることが好ましい。また、本実施形態のように、制御して駆動する位置は３点に限定されるものではなく、４点以上であってもよい。制御して駆動する位置の数に応じて、適切に前記リボン、ワイヤー等の数を増加させることができる。
【０１０２】
ここで、追尾機構は、図１１に示すように、保持部材１１０を支える支柱部１５０と、該支柱部１５０を支える土台部２１０とを備えており、該土台部２１０が取り付け部２００を介して前記架台２０ａに設置される。なお、図面では、取り付け部２００が追尾子１００に対応して１組設けられているように示されているが、複数の追尾子１００が連結して架台２０ａ上に設置されるように、取り付け部２００は延伸された構造となっている。
【０１０３】
支柱部１５０は、開口部を有する頭部１３０と、該頭部１３０に連続する肩部１４０と、一体的に形成されている。また、保持部材１１０と支柱部１５０とは、頭部１３０内の開口部を通過するリング１２０が支柱部１５０の底部に接続するようにして、互いに連結している。このようにすると、保持部材１１０と支柱部１５０とが、頭部１３０の開口部を通過するリング１２０によって連結しているため、リング１２０を介して保持部材１１０の駆動が円滑に行われる。その結果、集光型太陽電池パネル１０をより正確に太陽軌道に追尾させることができる。
【０１０４】
土台部２１０内には、前記第１のリボンＡＴ及び第２のリボンＢＴをそれぞれ通す第１のガイド１９０ａ及び第２のガイド１９０ｂが備えられており、ワイヤーＣＴを通す開通部２３０ｃを有する突き出し部２３０をさらに備えている。このようにすると、第１のリボンＡＴ及び第２のリボンＢＴが第１のガイド１９０ａ及び第２のガイド１９０ｂを通じて正確に巻き取られることが可能となる。さらに、ワイヤーＣＴが突き出し部２３０の開通部２３０ｃを通じて正確に巻き取られることが可能となる。ここで、これらの第１のリボンＡＴ、第２のリボンＢＴ、及びワイヤーＣＴは、例えば図１３の第１の牽引点３２０ａ、第２の牽引点３３０ａ、及び第３の牽引点３４０ａそれぞれに接続されており、制御装置４００によって制御された駆動装置４５０の駆動量で駆動される。
【０１０５】
本実施形態に係る集光型太陽光発電装置において、支柱部１５０には、保持部材１１０の駆動量を制限する一対の肩部１４０が設けられている。前述のとおり、第１のリボンＡＴ、第２のリボンＢＴ、及びワイヤーＣＴが制御された駆動量で巻き取られることで、集光型太陽電池パネル１０が予め設定された太陽軌道を追尾するように、保持部材１１０が駆動する。肩部１４０は、例えば一対の端部である第１の端部Ａ及び第２の端部Ｂのいずれか一方が駆動量に応じて移動し、保持部材１１０を連結するリング１２０が頭部１３０の開口部内を一対の端部の移動方向に沿って移動することで、保持部材１１０全体が倒れてしまうことを防止する役割を有する。すなわち、肩部１４０が壁になることで、集光型太陽電池パネル１０を支える保持部材１１０が駆動方向から下に向かって倒れてしまうことを防止することができる。したがって、肩部１４０は、支柱部１５０から頭部１３０に向かう上下方向（と定義する）と垂直な左右方向（と定義する）に突き出すような形状を有している。なお、突き出すような形状の左右方向における上下方向に対する角度は、例えば垂直な形状となる角度であるほか、保持部材１１０が倒れることを防止できるような角度であればよく、特に限定されるものではない。
【０１０６】
図１１に示すように、追尾子１００には、支柱部１５０の下部を例えば３方向から覆うように保持する壁部１５５がさらに形成されている。一方、土台部２１０には、支柱部１５０を収納可能な溝部２１０ｈが設けられている。貫通孔２２０を介して壁部１５５から支柱部１５０を貫通する貫通部材２２０ｔ（例えばネジ）が挿入されていることで、支柱部１５０によって、追尾子１００は、集光型太陽光発電装置としての使用時に直立状態を保持することが可能となる。一方、追尾子１００が集光型太陽光発電装置としての例えば組立前の搬送時には、例えば図１２（ａ）の略上方向から見た図及び図１２（ｂ）の略横方向から見た図に示すように、前記貫通部材２２０ｔを取り外し、壁部１５５の底部の一対の支え部１７０ｒが支柱部１５０の底部の回動構造１６０ｓを挟み込む構造を通じて、支柱部１５０を傾倒させ、溝部２１０ｈに収納させることが可能となる。
【０１０７】
このようにすると、複数の追尾子１００の搬送時において、支柱部１５０が溝部２１０ｈに収納されることにより、追尾子１００全体が折り畳まれたようなコンパクトな形態になる。よって、このような追尾子１００は、搬送時の可搬性に非常に優れていると共に、設置時の利便性にも非常に優れている。
【０１０８】
次に、図１３を参照しながら、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置の駆動制御を実現するための配線・伝達軸構造について説明する。
【０１０９】
図１１及び図１２で説明した構造を有する追尾子１００の各々が、各集光型太陽電池パネル１０を支持するように、アレイ状に配置されている。なお、図１３では集光型太陽電池パネル１０が例えば８個示されているが、これは説明の便宜上であって、その数及びそれを搭載する追尾子の数は、これに限定されるものではない。
【０１１０】
図１３に示すように、前記複数の追尾子１００を備える追尾装置５００には、複数の集光型太陽電池パネル１０を駆動する駆動装置４５０が接続されており、該駆動装置４５０には、複数の集光型太陽電池パネル１０が予め設定された太陽軌道を追尾するように駆動装置４５０の駆動量を制御する制御装置４００が接続されている。
【０１１１】
駆動装置４５０は、第１〜第３の駆動装置４５０ａ〜４５０ｃを含んでいる。第１の駆動装置４５０ａは、例えばサーボモーターであり、第１の駆動軸３２０と連結しており、追尾子１００の保持部材１１０における第１の端部Ａに取り付けられた第１のリボンＡＴを、第１の牽引点３２０ａにて、巻き取ることを可能にする。
【０１１２】
第２の駆動装置４５０ｂは、例えばサーボモーターであり、第２の駆動軸３３０と連結しており、追尾子１００の保持部材１１０における第２の端部Ｂに取り付けられた第２のリボンＢＴを、第２の牽引点３３０ａにて、巻き取ることを可能にする。
【０１１３】
第３の駆動装置４５０ｃは、例えばステッピングモーターであり、追尾子１００の保持部材１１０における第３の端部Ｃに取り付けられたワイヤーＣＴを、第３の駆動軸３４０を介して、第３の牽引点３４０ａにて、巻き取ることを可能にする。
【０１１４】
次に、制御装置４００は、演算部４１０と処理部４２０と記憶部４３０とを備えている。制御装置４００では、複数の集光型太陽電池パネル１０が予め設定された太陽軌道を追尾するように、集光型太陽電池パネル１０に関する追尾情報として、例えば集光型太陽電池パネル１０の設置位置の緯度、経度、高度情報や、日時情報等から計算された情報を、記憶部４３０で保存しておく。そして、演算部４１０において、保持部材１１０の空間座標位置（例えば第１の端部Ａ、第２の端部Ｂ、及び第３の端部Ｃの空間座標位置を、基点Ｄの位置から定める）と記憶部４３０から取り出した追尾情報とから、第１のリボンＡＴ、第２のリボンＢＴ、及びワイヤーＣＴの巻き取り長さを計算し、処理部４２０を通じて、駆動装置４５０に指示する。なお、演算部４１０での巻き取り長さの計算では、保持部材１１０の空間座標位置の把握や各種の追尾情報、用いる各リボンやワイヤーの長さや厚み等の情報の把握、それらに基づいた駆動装置４５０に指示する駆動量の計算は、公知の技術で実現できるものである。
【０１１５】
このようにして、複数の集光型太陽電池パネル１０が予め設定された太陽軌道を追尾する、本実施形態にて用いる追尾装置５００では、複数の集光型太陽電池パネル１０から取得される電力は、電気線３５０、３６０を通じて、パワーコンディショナ５１０に送られ、そこで、直流電力から交流電力に変換され、トランス５２０に送電される。トランス５２０は、パワーコンディショナ５１０で変換された交流電力を負荷である電力系統５３０に送電する。なお、パワーコンディショナ５１０は、コンバータ部、インバータ部、及び電圧制御部（いずれも図示せず）を有している。コンバータ部は、複数の追尾子１００から出力された直流電圧を昇圧する昇圧回路を構成している。また、コンバータ部には、各追尾子１００に対する動作指示情報に応じた出力電圧のデータが蓄積される。インバータ部は、コンバータ部から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を構成している。電圧制御部は、ＭＰＰＴ（ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｏｗｅｒ  ｐｏｉｎｔ  ｔｒａｃｉｎｇ  ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を行うものである。なお、ＭＰＰＴ制御は、山のぼり法ともいわれ、電圧制御部は、各追尾子１００の出力電力（動作点）が最大電力点に近づくように、各追尾子の出力電圧を調整するものである。
【０１１６】
さらに、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置において、集光型太陽電池パネル１０からの電気を取得する電気線３５０、３６０（第１の電気線、第２の電気線）が、複数の追尾子１００に連続して接続されている。また、影制御部３１０が、信号線を通じて、複数の追尾子１００のうち垂直に交差する２つの方向のうちの１つの方向に配置された追尾子１００の各々（図１３では、複数の追尾子１００のうち縦方向に配置された追尾子１００の各々）に連続して接続されている。影制御部３１０は、集光型太陽電池パネル１０にかかる影部分を考慮して、追尾子１００に対する電気線３５０、３６０の電気的な接続を電力線切替部３７０にて制御する。影制御部３１０は、制御装置４００が記憶部４３０に保存している前記追尾情報から計算された集光型太陽電池パネル１０の影部分の情報に基づいて、処理部４２０を介して、影制御部３１０に指示を行う。このようにすると、複数の集光型太陽電池パネル１０のうち、影になっている集光型太陽電池パネル１０と影になっていない集光型太陽電池パネル１０とが２つの電気線によって適切に制御され、影になっている集光型太陽電池パネル１０の発電電流量に全体が律速されることによる影響を回避することができる。例えば、前記ＭＰＰＴ制御による電圧制御で、集光型太陽電池パネル１０の並列制御が可能になるほか、電圧及び電流をともに制御することによる、直列制御する配線構造への電力線切替部３７０での適切な切り替えが可能になり、高集光率の集光型太陽光発電装置を実現することができる。なお、ここでは、２本の電気線３５０、３６０を設けて影になっている集光型太陽電池パネル１０による影響を制御する場合について説明したが、集光型太陽電池パネル１０に生じる影の程度で発電電流量は何段階にもなることから、３本以上の電気線を設けて段階的に制御し、性能を向上させることができる。
【０１１７】
本実施形態にて用いる複数の追尾子１００の各々において、集光型太陽電池パネル１０を搭載する保持部材１１０の上面に、集光型太陽電池パネル１０を支える放熱板（図示せず）を設ける構造としてもよい。ここで、放熱板にはアルミニウム、銅等の熱伝導性の高い金属を用い、放熱板と集光型太陽電池パネル１０とを熱的に結合させ、集光型太陽電池パネル１０において上昇しやすい温度を、放熱構造により抑制することができる。
【０１１８】
本実施形態にて用いる追尾子１００では、保持部材１１０における第３の端部Ｃに取り付けられたワイヤーＣＴを、第３の駆動軸３４０を介して、第３の牽引点３４０ａにて巻き取る構成例について説明したが、ワイヤーＣＴの代わりに、第１の端部Ａに取り付けられた第１のリボンＡＴ及び第２の端部Ｂに取り付けられた第２のリボンＢＴと同様に、リボン（第３のリボン）を用いることもできる。また、定荷重バネ等の荷重付与部材の先端を第３の端部Ｃに取り付けた構成例においても、該荷重付与部材の代わりにリボン（第３のリボン）を用いることができる。このようにすると、第１のリボンＡＴ及び第２のリボンＢＴに加えて、第３のリボンも回転での巻き取りが可能となる。これらの場合、第１の駆動装置４５０ａ及び第２の駆動装置４５０ｂと同様に、第３の駆動装置４５０ｃは、例えばサーボモーターを用いることができる。
【０１１９】
図１４は、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置５００の制御を実現するための配線・伝達軸構造例を示す概略説明図である。例えば図１４に示すように、第３の駆動装置４５０ｃは、第３の駆動軸３４０と連結しており、該第３の駆動軸３４０を横方向に回転させることで、追尾子１００の保持部材１１０における第３の端部Ｃに取り付けられたリボンを、第３の牽引点３４０ａにて巻き取ることを可能にする。
【０１２０】
また、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置には、架台の全体（追尾装置の全体）を覆う、透明部材からなるカバー（矩形状のケース）を設けることができる。
【０１２１】
図１５は、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の一実施例を示す概略説明図である。図１５に示すように、具体的には、架台２０ａの上に、その全体を覆うように、透明部材からなるカバー５５０が設けられている。該カバー５５０は、例えば図示する南側に位置する端部において、傾斜面５００ａが形成されるように突出部５００ｂを有している。このように、カバー５５０の適切な少なくとも一面で傾斜面５００ａが形成されているため、耐風性に優れた集光型太陽光発電装置を実現することができる。また、この場合、傾斜面５００ａの下側に、通常の追尾ではない太陽電池パネルを設置し、ＭＰＰＴ制御によって所定の電圧に昇圧し、他の太陽電池パネルと並列に接続すること、又は、電流を制御して直列に接続することも可能である。
【０１２２】
なお、散乱光をより効率よく透過させ、散乱光を透過させることが可能な集光型太陽電池パネル１０の利用価値をさらに高める点で、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置において、追尾装置５００の全体を覆うカバー５５０も、追尾装置５００と同様に、高透過板１２を透過した散乱光成分又は太陽電池セル１３同士の間の空間１９ａを通過した散乱光成分を透過する材料で構成されていることが好ましい。
【０１２３】
また、次述する図１６に示すように、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置において、複数の追尾装置５００が互いに連結される構造の場合でも同様に、耐風性を向上させるために傾斜面を適切な面に設けるとよい。図１６は、本実施形態に係る、複数の追尾装置５００を備えた集光型太陽光発電装置の構成例を示す概略説明図である。例えば、南北方向及び東西方向の三行三列にアレイ状に配置された９つの追尾装置５００が連結された構造において、西側から東側へ、かつ、北側から南側へ位置する順に第１〜第９の追尾装置５００が配置されているとすると、第１の追尾装置５００は北面と西面に傾斜面、第２の追尾装置５００は北面に傾斜面、第３の追尾装置５００は北面と東面に傾斜面、第４の追尾装置５００は西面に傾斜面、第５の追尾装置５００は傾斜面なし、第６の追尾装置５００は東面に傾斜面、第７の追尾装置５００は南面と西面に傾斜面、第８の追尾装置５００は南面に傾斜面、第９の追尾装置５００は南面と東面に傾斜面を設けるとよい。
【０１２４】
図１６に示す集光型太陽光発電装置は、互いに連結した追尾装置５００を複数備えており、１つの制御装置４００によって、駆動装置４５０を介して複数の追尾装置５００を同時に駆動させる。該集光型太陽光発電装置では、外部から第１、第２、第３の駆動装置４５０ａ、４５０ｂ、４５０ｃの各々に接続する第１、第２、第３の駆動軸３２０、３３０、３４０の接続部分において、軸を分割して、例えばベルトとプーリーとで接続部分を構成することにより、第１〜第３の駆動装置４５０ａ〜４５０ｃによる駆動力を正確に伝達可能とし、集光型太陽光発電装置において生じ得る多少の高さのバラツキや位置のズレによる影響を回避することも可能である。
【０１２５】
また、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置には、複数の集光型太陽電池パネルの上部に、該集光型太陽電池パネルの受光側表面を清掃する清掃装置をさらに設けることができる。
【０１２６】
図１７は、本発明の一実施形態に係る、清掃装置を備えた集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の一実施例を示す概略説明図であり、図１０に示す集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の一実施例において、さらに清掃装置を備えた一例の図である。例えば図１７に示すように、基台２０ｃ上に支柱２０ｂを介して設けられた架台２０ａの上に配置されている追尾装置５００は、複数の追尾子１００を備えており、複数の追尾子１００各々には、集光型太陽電池パネル１０が搭載されており、これら複数の集光型太陽電池パネル１０の上部に、清掃装置６００が備えられている。
【０１２７】
清掃装置６００は、一対のガイドレール６００ｂ、６００ｂと、ガイドレール６００ｂ、６００ｂに案内されて集光型太陽電池パネル１０上を移動する清掃体６００ａとを備えている。一対のガイドレール６００ｂ、６００ｂは、複数の集光型太陽電池パネル１０が配置された追尾装置５００の長手方向と平行になるように、追尾装置５００の両端部近傍に設けられている。清掃体６００ａは、例えばフレームの内側に複数のワイパー部材（図示せず）を備えており、車輪等の移動手段（図示せず）によって、ガイドレール６００ｂ、６００ｂに沿って追尾装置５００の一方の端部から、白抜き矢印の方向に、複数の集光型太陽電池パネル１０上を移動する。そして清掃体６００ａは、追尾装置５００のもう一方の端部へと到着すると、折り返して白抜き矢印の方向と逆方向に、複数の集光型太陽電池パネル１０上を移動する。この清掃体６００ａの移動の繰り返しにより、複数の集光型太陽電池パネル１０の受光側表面が清掃される。
【０１２８】
清掃体６００ａに備えられた複数のワイパー部材は、一般的なゴム製のものであればよく、特に限定されるものではない。このようなゴム製のワイパー部材を用いることにより、集光型太陽電池パネル１０に傷を付けることなく、その受光側表面の汚れを除去することができる。
【０１２９】
複数の集光型太陽電池パネル１０上での清掃体６００ａの移動は、集光型太陽光発電装置の制御装置４００によって適宜制御することができる。なお、互いに連結した追尾装置５００を複数備え、１つの制御装置４００が、駆動装置４５０を介して、複数の追尾装置５００を同時に駆動する集光型太陽光発電装置の場合には、追尾装置５００ごとに、複数の集光型太陽電池パネル１０の上部に清掃装置６００が各々備えられるが、これら複数の清掃装置６００の各清掃体６００ａの移動も、前記１つの制御装置４００によって一斉に制御することができる。
【０１３０】
このように、清掃装置６００を備えた集光型太陽光発電装置では、集光型太陽電池パネル１０の受光側表面がより清浄な状態で維持され、該集光型太陽光発電装置は、発電効率がより高く、より高比率で直達光を遮断することができ、散乱光をさらに効率よく透過させることもできる。
【０１３１】
図１８は、本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置の構成例を立体的に示す図である。図１８（ａ）は、例えば図１５に示した１つの追尾装置５００（カバー５５０あり）を備えた集光型太陽光発電装置の構成例に、駆動装置４５０（第１〜第３の駆動装置４５０ａ〜４５０ｃ、第１〜第３の駆動軸３２０〜３４０）を加えた例を立体的に表している。図１８（ｂ）は、例えば図１６に示した複数の追尾装置５００（カバー５５０あり）を備えた集光型太陽光発電装置の構成例に、駆動装置４５０（第１〜第３の駆動装置４５０ａ〜４５０ｃ、第１〜第３の駆動軸３２０〜３４０）を加えた例を立体的に表している。例えばこのような構成により、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置の実施が可能になる。なお、図１８（ａ）及び（ｂ）に示した各構成は、先に説明したとおりである。よって、その説明は繰り返さない。
【０１３２】
図１９は、本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置の実装例を立体的に示す図である。図１９では、例えば図１５に示した１つの追尾装置５００（カバー５５０あり）を備えた集光型太陽光発電装置（駆動装置は図示せず）を屋根に設置し、屋根の下方から見た例を示している。
【０１３３】
本実施形態に係る集光型太陽光発電装置は、設置時の利便性や搬送時の可搬性に優れており、例えば図１９に示すように、バス停や公園の休憩所等の屋根に容易に設置することができる。そして、このように本実施形態に係る集光型太陽光発電装置が設置された屋根の下では、直達光が高比率で遮断され、開放感が付与される。
【０１３４】
なお、前記バス停や公園の休憩所等の屋根には、例えば図５に示す実施例４に係る集光型太陽電池パネル１０ｄのような、高透過板１２の下面側に非集光型太陽電池２３を設置した集光型太陽電池パネルを備えた集光型太陽光発電装置を設置することが好ましい。これにより、直達光の高比率での遮断が可能なだけでなく、弱い散乱光も充分に遮断することができ、屋根の下は、より快適な状態が維持される。また、設置する集光型太陽光発電装置の大きさは、屋根の大きさに合わせて適宜調整すればよい。前述のとおり、例えば図１０に示す追尾装置５００は、１ｍ×２ｍ程度の大きさであるので、このような追尾装置５００であれば、これを１つ備えた集光型太陽光発電装置を、バス停や公園の休憩所等の屋根に容易に設置することが可能である。
【０１３５】
さらに本実施形態に係る集光型太陽光発電装置は、前記バス停、公園の休憩所等の屋根のほかにも、例えば農業用地等にも容易に設置することができる。本実施形態に係る集光型太陽光発電装置が設置された農業用地等では、直達光が高倍率で集光され、高効率での発電が可能であると同時に、弱い散乱光を農業に利用することが可能である。また、農業用地の場合、通常、前記バス停や公園の休憩所等の屋根よりも広範囲であるので、例えば図１６に示す集光型太陽光発電装置のように、互いに連結した追尾装置５００を複数備えており、これらが同時に駆動される集光型太陽光発電装置を設置することが好ましい。
【０１３６】
また、以上において、本実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置５００の追尾子１００について、第１のリボンＡＴ及び第２のリボンＢＴを用いた場合を説明し、ワイヤーＣＴの代わりにリボン（第３のリボン）の使用が可能であることを説明した。このような追尾子１００において、例えば図２０に示すように、リボンとして、両刃付きリボンＤＴを用いることもできる。
【０１３７】
図２０は、本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の追尾子に用いるリボンの構成例を示す概略説明図である。図２０（ａ）は、リボンを巻き取る前の直線状態の図である。図２０（ｂ）は、リボンを巻き取った状態の図である。具体的には、両刃付きリボンＤＴは、図２０（ａ）に示すように、図中上下両側の面に複数の歯９００ａが設けられており、両刃付きリボンＤＴが巻き取られた際の外側（図では下側に相当する）における複数の歯の間隔Ｄ１は、両刃付きリボンＤＴが巻き取られた際の内側（図では上側に相当する）における複数の歯の間隔Ｄ２よりも大きい。さらに、図２０（ｂ）に示すように、両刃付きリボンＤＴが巻き取られた際の外側における複数の歯の間隔Ｄ３（隣り合う歯の上面間の距離）は、両刃付きリボンＤＴが巻き取られる前の直線状態（図２０（ａ）の状態）の内側（図では上側に相当する）における複数の歯の間隔Ｄ２と等しい。このようにすると、リボンの滑りによる撓みをより抑制することができる。
【０１３８】
［実験例］
＜背景＞
集光型太陽光発電装置の集光型太陽電池パネルにおいては、非常に性能が高い太陽電池セルを用いることができる。しかし、先に記載したような追尾装置の問題により、このような集光型太陽電池パネルを備えた集光型太陽光発電装置は、未だ充分に普及していない。また、従来の追尾装置を備えた集光型太陽光発電装置では、基本的に直達光のみしか利用することができない。
【０１３９】
本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する集光型太陽電池パネルでは、太陽からの直達光のみが集光され、太陽電池セルに入射し、一方、散乱光は、高透過板を透過するか、又は太陽電池セル同士の間の空間を通過する。そして、該集光型太陽光発電装置に備えられた追尾装置は、該散乱光を透過する材料でできているので、直達光を高倍率で集光して高効率で発電し、高比率で遮断することが可能であると同時に、散乱光を効率よく透過させて多目的に利用することも可能で、開放感を得ることができる。
【０１４０】
＜目的＞
本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置が優れた光透過性を有することを確認するために、本実験例を実施した。
【０１４１】
＜方法及び結果＞
まず、図２１に示す追尾装置を準備した。図２１は、本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置の概略図であり、（ａ）は追尾装置の概略上面図、（ｂ）は追尾装置の長手方向の概略側面図、（ｃ）は追尾装置の短手方向の概略側面図である。該追尾装置は、基本的に図１０に示す追尾装置と同じ構成の透明追尾装置であり、集光型太陽電池パネル各々を搭載することができる６個の追尾子を備えている。底面サイズは３８０ｍｍ×５８０ｍｍで、１０ｍｍ×３０ｍｍの柱が１２本連立っている。構造部材は、太陽光（照射光）からの散乱光を透過する透明なアクリル系樹脂製であり、一部の部材は、高精細３Ｄプリンタ  アジリスタ（Ａｇｉｌｉｓｔａ−３２００、（株）キーエンス製）を用いて製造した成型品である。
【０１４２】
次に、太陽電池モジュールを準備し、該太陽電池モジュールの上に前記透明追尾装置を配置した。一方、該太陽電池モジュールの上に遮光物を配置しない場合、及び、遮光物として前記追尾装置と同面積のベニヤ板（厚さ２．５ｍｍ）を該太陽電池モジュールの上に配置した場合を比較対象とした。図２２は、遮光物を配置していない太陽電池モジュールの概略斜視図、図２３は、前記透明追尾装置を配置した太陽電池モジュールの概略斜視図、及び図２４は、遮光物を配置した太陽電池モジュールの概略斜視図である。
【０１４３】
前記各太陽電池モジュールを用いてその性能を測定し、出力特性を表すＩＶカーブを求めた。その結果を表１及び図２５に示す。測定に用いた装置、条件等は以下のとおりである。また、各略語は以下を示す。
Ｐｍ：最適動作点での出力（Ｗ）
Ｖｐｍ：最適動作点での電圧（Ｖ）
Ｉｐｍ：最適動作点での電流（Ｉ）
Ｖｏｃ：開放電圧（Ｖ）
Ｉｓｃ：短絡電流（Ａ）
Ｆ．Ｆ．：曲線因子
【０１４４】
（測定日）
２０１７年１０月３日
（太陽電池モジュール）
製造元：（株）ビームテック
Ｍｏｄｅｌ：ＳＰ１００
Ｐｍ：１００Ｗ
Ｖｐｍ：１８．５Ｖ
Ｉｐｍ：５．４１Ａ
Ｖｏｃ：２２．４Ｖ
Ｉｓｃ：５．９Ａ
Ｄｉｍｅｎｔｉｏｎ：１２１０＊５４０＊３５
（ソーラーシミュレーター）
製造元：岩崎電気（株）
形式：ＥＳＣ０４３６−Ｈ１３４
（測定条件）
日射強度：１０６５Ｗ／ｍ２
温度：設定値２０℃、測定値２０．４℃
湿度：設定値２０％、測定値２４．５％
（ＩＶカーブトレーサー）
製造元：英弘精機（株）
Ｍｏｄｅｌ：ＥＰ−１６０
【０１４５】
【表１】
2018074157.tif 000003
【０１４６】
図２５は、前記各太陽電池モジュールを用いて行った、太陽光透過／遮光実験の結果を示すＩＶカーブである。実線が透明追尾装置ありの場合の結果（透明追尾装置遮光ＩＶカーブ）、長破線が遮光物なしの場合の結果（遮光なしＩＶカーブ）、短破線が遮光物ありの場合の結果（全遮光ＩＶカーブ）である。
【０１４７】
ここで、Ｉｓｃは受光光量によって決定される値である。すなわち、遮光物を配置していない遮光なしの太陽電池モジュールのＩｓｃに対する、透明追尾装置又は遮光物を配置したことによる遮光ありの太陽電池モジュールのＩｓｃの比率が、受光光量の割合になる。ただし、太陽電池モジュールにおいては、複数の太陽電池が直列接続されている。このように直列接続された複数の太陽電池のうち、律速となるのは最も影がかかる太陽電池である。すなわち、実質示されているのは、影により光量が最も減少した太陽電池における受光光量の割合である、という点に注意しなければならない。このため、遮光物を配置した太陽電池モジュールでは、複数の太陽電池のうち、影がかかっているのは一部分であるにも関わらず、Ｉｓｃが０Ａに近い値となっている。
【０１４８】
なお、ソーラーシミュレーターによる照射光は、すべてが直達光ではなく、直達光と共に散乱光も含んでいたが、両者の比率は特定できなかった。
【０１４９】
表１及び図２５に示すとおり、遮光物を配置していない太陽電池モジュールのＩｓｃ（５．１６Ａ）に対する遮光物を配置した太陽電池モジュールのＩｓｃ（０．２５Ａ）の比率、すなわち遮光物を配置した太陽電池モジュールの受光光量の割合は、約０．０５であった。これに対して、遮光物を配置していない太陽電池モジュールのＩｓｃ（５．１６Ａ）に対する透明追尾装置を配置した太陽電池モジュールのＩｓｃ（２．３４Ａ）の比率、すなわち透明追尾装置を配置した太陽電池モジュールの受光光量の割合は、約０．４５であった。このように、太陽電池モジュールの上にベニヤ板のような遮光物を配置して完全に遮光してしまうと、当然のことながら、受光光量の割合はほぼゼロとなった。しかし、本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する透明追尾装置を太陽電池モジュールの上に配置しても、受光光量の割合は５０％に近い高い値であった。なお、前記のとおり複数の太陽電池には律速があり、Ｉｓｃの測定値は発電に寄与した太陽電池に基づくものであるので、実際のＩｓｃは測定値よりも大きい。よって、透明追尾装置を配置した太陽電池モジュールの実際の受光光量の割合は、０．４５よりも大きく、５０％を超える高い値である。
【０１５０】
＜結論＞
本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置を構成する追尾装置は、優れた光透過性を有しており、集光型太陽電池パネルが配置されていても、太陽光を透過させることができることが、本実験例において確認された。
【０１５１】
以上、本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電装置について説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内で種々の形態の実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明に係る集光型太陽光発電装置は、比較的小規模な設置対象用の太陽光発電装置として好適である。
【符号の説明】
【０１５３】
１０    集光型太陽電池パネル
１１    集光器
１２    高透過板
１３    太陽電池セル
３０    セルパッケージ
３１    受光ガイド
３１ａ  反射面
１００  追尾子
１１０  保持部材
４００  制御装置
４５０  駆動装置
５００  追尾装置
【図１】
2018074157.tif 000004
【図２】
2018074157.tif 000005
【図３】
2018074157.tif 000006
【図４】
2018074157.tif 000007
【図５】
2018074157.tif 000008
【図６】
2018074157.tif 000009
【図７】
2018074157.tif 000010
【図８】
2018074157.tif 000011
【図９】
2018074157.tif 000012
【図１０】
2018074157.tif 000013
【図１１】
2018074157.tif 000014
【図１２】
2018074157.tif 000015
【図１３】
2018074157.tif 000016
【図１４】
2018074157.tif 000017
【図１５】
2018074157.tif 000018
【図１６】
2018074157.tif 000019
【図１７】
2018074157.tif 000020
【図１８】
2018074157.tif 000021
【図１９】
2018074157.tif 000022
【図２０】
2018074157.tif 000023
【図２１】
2018074157.tif 000024
【図２２】
2018074157.tif 000025
【図２３】
2018074157.tif 000026
【図２４】
2018074157.tif 000027
【図２５】
2018074157.tif 000028