(57)【要約】      （修正有）【課題】光を光電変換部へ集光させる集光部の上下方向の長さを低減した太陽光発電装置、及び太陽光発電装置の製造方法を提供する。【解決手段】ライン状に延びた光電変換部１１と、光を光電変換部１１へ集めるように柱状に延びた集光部３０とを備え、集光部３０は、光を受けて通過させる上面３１と、上方から透視した場合に上面３１を含むように上面３１の縁から傾斜して延びており、上面３１を通過した光を反射する第１の側面３２と、第１の側面３２と対向するとともに第１の側面３２に沿って傾斜して延びており、第１の側面３２で反射した光を反射する第２の側面３３と、光電変換部１１に対向しており、第２の側面３３で反射した光を光電変換部１１へ導くように通過させる下面３４とを有し、第１の側面３２は、第２の側面３３を介して光を光電変換部１１へ集めるように湾曲した部分を有する。【選択図】図３
2011159822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に配されライン状に延びた光電変換部と、
光を前記光電変換部へ集めるように前記基板の上を柱状に延びた集光部と、
太陽の光が前記集光部へ入射するように前記基板及び前記集光部を駆動する駆動部と、
を備え、
前記集光部は、
光を受けて通過させる上面と、
上方から透視した場合に前記上面を含むように前記上面の縁から傾斜して延びており、前記上面を通過した光を反射する第１の側面と、
前記第１の側面と対向するとともに前記第１の側面に沿って傾斜して延びており、前記第１の側面で反射した光を反射する第２の側面と、
前記光電変換部に対向しており、前記第２の側面で反射した光を前記光電変換部へ導くように通過させる下面と、
を有し、
前記第１の側面は、前記第２の側面を介して光を前記光電変換部へ集めるように湾曲した部分を有する
ことを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記集光部の長手方向は、太陽の運行軌道により形成される面に沿っており、
前記駆動部は、前記集光部の前記上面の法線が水平面となす角度が太陽の南中高度に一致するように、前記集光部の長手方向に沿った軸を中心に前記基板及び前記集光部を回転させる
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
複数の前記光電変換部は、互いに並ぶように前記基板に配され、
複数の前記集光部は、前記基板の上に配されたシート状の部材に含まれ、前記シート状の部材内で複数の前記光電変換部に対応して互いに並ぶように配されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
複数の前記集光部では、
前記上面、前記第１の側面、前記第２の側面、及び前記下面によって囲まれた空間が柱状光学部材によって満たされている第１の集光部が繰り返し配されている
ことを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
複数の前記集光部では、
前記上面、前記第１の側面、前記第２の側面、及び前記下面によって囲まれた空間が柱状光学部材によって満たされている第１の集光部と、
前記上面、前記第１の側面、前記第２の側面、及び前記下面によって囲まれた空間が空洞になっている第２の集光部と、
が交互に繰り返し配されている
ことを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置。
【請求項６】
前記基板の表面は、前記第１の集光部が配されるべき領域に前記柱状光学部材を位置決めするための位置決め構造を有しており、
前記柱状光学部材は、前記基板に対向する面に、前記位置決め構造に嵌合する第２の位置決め構造を有している
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の太陽光発電装置。
【請求項７】
複数の前記光電変換部の受光面を覆う保護膜をさらに備えた
ことを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項８】
前記基板と前記シート状の部材とをそれぞれ含む複数の可動単位を保持する複数の枠と、
前記複数の枠のそれぞれを回転可能に支持する外枠と、
前記複数の枠を連動させて回転させるための連結部と、
をさらに備え、
前記駆動部は、太陽の光が前記複数の可動単位のそれぞれへ入射するように、前記連結部を介して前記複数の枠を連動して回転させる
ことを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項９】
前記光電変換部よりも変換効率が低く、前記基板における前記光電変換部に隣接した位置を前記光電変換部に沿って延びた第２の光電変換部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項１０】
前記集光部と前記光電変換部との間に配され、前記集光部を通過した光を均一化して前記光電変換部へ導く均一化部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項１１】
前記光電変換部よりも変換効率が低く、前記基板における前記光電変換部に隣接した位置を前記光電変換部に沿って延びた第２の光電変換部と、
前記集光部と前記第２の光電変換部との間に配され、前記集光部を通過した光を拡散させて前記第２の光電変換部へ導く拡散部と、
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電装置。
【請求項１２】
基板に、互いに並ぶようにライン状にそれぞれ延びた複数の光電変換部を形成する第１の工程と、
光を前記光電変換部へそれぞれ集める複数の集光部を前記基板の上に形成する第２の工程と、
太陽の光が前記集光部へ入射するように前記基板及び前記複数の集光部を駆動する駆動部を形成する第３の工程と、
を備え、
前記第２の工程では、光を受けて通過させる上面と、上方から透視した場合に前記上面を含むように前記上面の縁から傾斜して延びており、前記上面を通過した光を反射する第１の側面と、前記第１の側面と対向するとともに前記第１の側面に沿って傾斜して延びており、前記第１の側面で反射した光を反射する第２の側面と、前記光電変換部に対向しており、前記第２の側面で反射した光を前記光電変換部へ導くように通過させる下面とを有する柱状光学部材を、互いに並ぶように近接して繰り返し前記基板の上に配置することにより、前記複数の集光部を形成し、
前記第１の側面は、前記第２の側面を介して光を前記光電変換部へ集めるように湾曲した部分を有する
ことを特徴とする太陽光発電装置の製造方法。
【請求項１３】
基板に、互いに並ぶようにライン状にそれぞれ延びた複数の光電変換部を形成する第１の工程と、
光を前記光電変換部へそれぞれ集める複数の集光部を前記基板の上に形成する第２の工程と、
太陽の光が前記集光部へ入射するように前記基板及び前記複数の集光部を駆動する駆動部を形成する第３の工程と、
を備え、
前記第２の工程では、光を受けて通過させる上面と、上方から透視した場合に前記上面を含むように前記上面の縁から傾斜して延びており、前記上面を通過した光を反射する第１の側面と、前記第１の側面と対向するとともに前記第１の側面に沿って傾斜して延びており、前記第１の側面で反射した光を反射する第２の側面と、前記光電変換部に対向しており、前記第２の側面で反射した光を前記光電変換部へ導くように通過させる下面とを有する柱状光学部材を、前記基板の表面に平行な面内における前記柱状光学部材の短手方向の幅の２倍に等しいピッチで互いに並ぶように繰り返し前記基板の上に配置することにより、前記複数の集光部を形成し、
前記第１の側面は、前記第２の側面を介して光を前記光電変換部へ集めるように湾曲した部分を有する、
前記第２の側面の外側の面は、隣接する柱状光学部材の前記第１の側面の外側の面を介して光を前記光電変換部へ集めるように湾曲した部分を有する
ことを特徴とする太陽光発電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置、及び太陽光発電装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電装置は、発電する際に二酸化炭素を発生しないので、地球温暖化の防止に有効な装置である。太陽光発電装置には、発電効率が高いこと、製造するための資源消費が少ないこと、生産が容易であること、かつ安価であることが求められる。
【０００３】
特許文献１には、発電部分であるセルがカバーフィルムとフロントカバーとの間に配され、カバーフィルム、セル、及びフロントカバーが端部から横方向に挟み込むようにフレームで支持された太陽電池モジュールの構造が記載されている。
【０００４】
太陽光発電装置に用いる発電素子の一つにＰＮ接合型の光電変換素子があり、その材料にシリコン或いは化合物半導体が用いられる。光電変換素子の材料に結晶型（単結晶）のシリコンを用いる場合には、発電効率が高いが、供給メーカが限られ、素材の価格が安価でない。それに対して、太陽光を集光するように構成し、集光部の焦点位置に光電変換素子を設けることにより、光電変換素子の材料の使用量を少なくできる。
【０００５】
特許文献２には、フレネルレンズにより集光された太陽光が光ファイバーを介して太陽電池セルに射出される集光型太陽光発電装置が記載されている。これにより、特許文献２によれば、フレネルレンズにより発生した色収差が光ファイバーにおいて是正されるので、色収差に起因した太陽電池セルにおける変換効率の低下を抑制できるとされている。
【０００６】
特許文献３には、太陽温水器または太陽電池の集光器として用いるための複合平凸柱面フレネルレンズが記載されている。この複合平凸柱面フレネルレンズは、互いに重なり合って隣接する仮想円柱面レンズを原型として作られている。これにより、特許文献３によれば、いかなる斜め入射光も損失なく集光するとされている。
【０００７】
特許文献４には、太陽電池素子がリニアフレネルレンズの焦線部に一致するように太陽の移動に伴って太陽電池素子の位置を制御する位置制御機構を備えた集光型太陽光発電装置が記載されている。すなわち、リニアフレネルレンズの中心部を通過する垂線に対する太陽光の入射角度をα、リニアフレネルレンズの中心線からリニアフレネルレンズの中心部及び太陽電池素子を結ぶ直線のなす角度をβとするとき、南中時にα＝β＝０とし、南中時以外に０．９α＜β＜１．３αとなるように制御する。これにより、特許文献４によれば、太陽電池素子を集光された光の強度分布のピーク値に置くことができるので、良好な太陽電池出力を得ることができるとされている。
【０００８】
一方、特許文献５には、太陽エネルギーを集めるための電磁エネルギーコレクターにおいて、それぞれ内面が反射面となっている１対の壁エレメントを入り口から出口にかけてそれぞれ光軸に近づくように傾斜してもうけることが記載されている。これにより、特許文献５によれば、入り口に入射した電磁エネルギー（光）を、反射面による１回以上の反射を経て、又は、直接的に、出口に到達させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３５２０４２５号公報
【特許文献２】特開２００３−６９０６９号公報
【特許文献３】特公昭５８−３３５２１号公報
【特許文献４】特公平３−２００７４号公報
【特許文献５】米国特許第４００３６３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２〜４の技術では、フレネルレンズにより光を屈折させて光電変換素子に集光させているため、フレネルレンズから光電変換素子までの上下方向の長さを長く確保する必要がある。このため、集光するための装置が分厚く大型化する可能性がある。
【００１１】
一方、特許文献５には、１対の壁エレメントの高さ（上下方向の長さ）を高くすることが好ましいことが記載されている。すなわち、特許文献５には、光を光電変換素子に集光させるための構成における上下方向の長さをどのように短くするのかについて記載されていない。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光を光電変換部へ集光させるための構成における上下方向の長さを容易に低減できる太陽光発電装置、及び太陽光発電装置の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面に係る太陽光発電装置は、基板に配されライン状に延びた光電変換部と、光を前記光電変換部へ集めるように前記基板の上を柱状に延びた集光部と、太陽の光が前記集光部へ入射するように前記基板及び前記集光部を駆動する駆動部とを備え、前記集光部は、光を受けて通過させる上面と、上方から透視した場合に前記上面を含むように前記上面の縁から傾斜して延びており、前記上面を通過した光を反射する第１の側面と、前記第１の側面と対向するとともに前記第１の側面に沿って傾斜して延びており、前記第１の側面で反射した光を反射する第２の側面と、前記光電変換部に対向しており、前記第２の側面で反射した光を前記光電変換部へ導くように通過させる下面とを有し、前記第１の側面は、前記第２の側面を介して光を前記光電変換部へ集めるように湾曲した部分を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上面を通過した後に第１の側面で反射した光が第２の側面を介して光電変換部へ集まるので、第１の側面から焦点となるべき光電変換部までの経路長に第１の側面と第２の側面との横方向の間隔を含ませることができる。この結果、光を光電変換部へ集光させるための構成における上下方向の長さを容易に低減できる太陽光発電装置、及び太陽光発電装置の製造方法を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる太陽光発電装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる太陽光発電装置の太陽追尾動作を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における集光部の構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１における集光部の構成を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２における集光部の構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態３にかかる太陽光発電装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態４における集光部の構成及び光強度分布を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態５における集光部の構成を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態５の変形例における集光部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態６における集光部の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態７における集光部の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態８における集光部の構成及び光強度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる太陽光発電装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる太陽光発電装置１００の概略構成を示す斜視図である。
【００１８】
太陽光発電装置１００は、基板１０、部材３、窓材１、保持枠２、台座４、５、及び駆動部５０を備える。
【００１９】
基板１０（図３参照）には、後述する複数の光電変換部１１が配されている。各光電変換部１１は、基板１０内の表面近傍をライン状に延びている（図３参照）。複数の光電変換部１１は、互いに並ぶように（例えば、互いに平行に）基板１０に配されている。基板１０は、例えば、ガラスなどの絶縁体で形成されている。基板１０は、部材３の背面を覆って保護する背面カバーとしても機能している。
【００２０】
部材３は、シート状の形状をしている。部材３は、基板１０の上に配されている。部材３は、後述する複数の集光部３０を含む。各集光部３０は、光を光電変換部１１へ集めるように基板１０の上を柱状に延びている。部材３内では、複数の集光部３０が、複数の光電変換部１１に対応して互いに並ぶように（例えば、互いに平行に）配されている。
【００２１】
窓材１は、部材３の上に配されている。窓材１は、太陽の光を受けた際にその光が透過するように透明な材質で形成されている。窓材１は、部材３の表面を覆って保護する表面カバーとしても機能している。
【００２２】
保持枠２は、基板１０、部材３、及び窓材１を周囲から保持している。すなわち、保持枠２は、部材３内の複数の集光部３０を一体として保持している。
【００２３】
台座４、５は、平面状の窓材１の面法線の方位が南東から南西の間、望ましくは概ね南方となるように、保持枠２を地面、床面、壁面等（図示せず）に固定する。すなわち、台座４、５は、基板１０、部材３、及び窓材１の各表面が南向きになり、かつ、各集光部３０の長手方向が東西方向に沿うように、保持枠２を支える。台座４は、保持枠２における西側端を支え、（図１に破線で示す）台座５は、保持枠２における東側端を支える。これにより、各集光部３０の長手方向は、太陽の運行軌道により形成される面（以下、太陽軌道面とする）に沿っている。台座４は、集光部３０の長手方向に沿った軸を中心に、基板１０、部材３、及び窓材１を回転可能なように支える。
【００２４】
駆動部５０は、太陽の光が各集光部３０へ入射するように、保持枠２を介して基板１０、部材３（複数の集光部３０）、及び窓材１を駆動する。すなわち、駆動部５０は、集光部３０の上面３１の法線Ｖ（図２、図３参照）が水平面ＨＰとなす角度θが太陽の南中高度に一致するように、集光部３０の長手方向に沿った軸を中心に基板１０、部材３（複数の集光部３０）、及び窓材１を回転させる。
【００２５】
駆動部５０は、アーム５１、ローラー５２、モーター（図示せず）、及び制御部５３を含む。アーム５１は、保持枠２に固定された円弧状の部材である。モーターは、制御部５３からの指令に応じて、ローラー５２を介してアーム５１を回転移動させる。制御部５３は、例えば、台座４内に収納されている。制御部５３は、公知の方法、例えば制御部５３に内蔵した時計と太陽軌道計算式、装置設置場所の位置情報、装置の設置方位をもとに太陽軌道面の仰角を算出する。制御部５３は、その算出した太陽軌道面の仰角（すなわち太陽の南中高度）に角度θが一致するように、ローラー５２に結合したモーターを動作させ、ローラー５２を回転させることによりアーム５１を回転移動させる。その結果、アーム５１が固定された保持枠２及び窓材１の仰角が変化し、窓材１の法線方向が太陽軌道面に平行になる。すなわち、集光部３０の上面３１の法線Ｖ（図２、図３参照）が水平面ＨＰとなす角度θが太陽の南中高度に一致するようになる。
【００２６】
図２は、実施の形態１にかかる太陽光発電装置１００の太陽追尾動作を示す側面図である。図２には、西側の水平方向から見た太陽光発電装置１００が示されている。図２において、右方向が南、左方向が北、上が天頂となっている。
【００２７】
２１は回転軸である。Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ、春分（又は秋分）の日、夏至の日、冬至の日の太陽の南中方向を示す。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ、太陽の南中方向Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に垂直な面である。台座４、５の設置される面が水平面ＨＰに沿っており、設置場所の緯度をＬ度、太陽軌道面と地軸との傾斜角度をＥ度とする。このとき、太陽の南中方向Ｓ１、Ｓ２及びＳ３の仰角は、それぞれ、（９０―Ｌ）度、（９０−Ｌ＋Ｅ）度、（９０−Ｌ−Ｅ）度となる。なお、Ｅは例えば２３．４度である。
【００２８】
駆動部５０（図１参照）は、法線Ｖが太陽の南中方向を向くように追尾動作を行う。年間を通して窓材１の表面が概ねＰ２からＰ３の範囲になるように回転させる。すなわち、駆動部５０は、春分（又は秋分）の日に窓材１の表面が面Ｐ１に沿っており、夏至の日に窓材１の表面が面Ｐ２に沿っており、冬至の日に窓材１の表面が面Ｐ３に沿っているように、回転軸２１を中心に基板１０、部材３（複数の集光部３０）、及び窓材１を回転させる。
【００２９】
ここで、追尾動作を行う際に、集光部３０や光電変換部１１の一式を刻々回転又は移動させる場合を考える。この場合、駆動部におけるモーター等による消費電力が増大する。また、可動部分が接触しないように周囲の他の物体から離れて設置することが必要なため、設置場所の利用効率を高くしにくい。
【００３０】
それに対して、本実施の形態では、駆動部５０が、集光部３０の上面３１の法線Ｖが水平面ＨＰとなす角度θが太陽の南中高度に一致するように、集光部３０の長手方向に沿った軸（回転軸２１）を中心に基板１０、部材３（複数の集光部３０）、及び窓材１を回転させる。このとき、回転軸２１と集光部３０の焦線とが略平行であるので、太陽光の集光スポットが常に光電変換部１１の位置に来るように追尾することができる。追尾角度の誤差が大きいと、集光スポットの位置がずれるので、例えば２度程度の誤差を許容することで、数日に一回、もしくは一日数回、間欠的に仰角調整を行い、かつ光電変換部の面積を大きくならないようにできる。１つの軸で太陽を追尾する制御を行うので、複数の軸で太陽を追尾する制御を行う場合に比べて、制御を簡略化できる。この結果、追尾のための電力消費が少なく、かつ、方位角の追尾が不要でその分使用する部材が少ない装置を実現することができる。
【００３１】
日中は、刻々太陽の方位角が変化し、太陽の集光スポットが焦線上を長手方向（図４の紙面と垂直方向）に動くので、集光部３０の長手方向端部で集光できない光が発生し、その分集光効率が低下する。集光部３０の上面３１の長辺Ｗ２と短辺Ｗ１と（図４（ｂ）参照）の長さの比を所定倍以上（例えば１００倍以上）に大きく取ることにより集光できない光を少なくすることができる。
【００３２】
集光部３０は、後述する第１の側面３２及び第２の側面３３のそれぞれを反射面（反射鏡）としている。これにより、集光スポットにおいて色収差が無く、光電変換部に多接合型の光電変換素子を用いた場合においては、光電変換を行う各接合層の発電量の差を低減できる。
【００３３】
図３は、実施の形態１における集光部３０等を含む部分の拡大断面図である。
【００３４】
部材３は、図３に示すように、窓材１と基板１０との間に配されている。基板１０内では、複数の光電変換部１１が互いに所定の間隔で並んでいる。部材３内では、複数の集光部３０が、複数の光電変換部１１に対応して互いに並ぶように（例えば、互いに平行に）配されている。
【００３５】
図３において破線の折れ線L１は光学軸、破線の折れ線Ｌ２、Ｌ３は太陽光の進路の例を示す。まず、各部の機能について説明を行う。集光部３０は、図３に示すように略平行四辺形の断面を有し、図３の紙面に垂直な方向に延びた柱状である。
【００３６】
具体的には、集光部３０は、上面３１、第１の側面３２、第２の側面３３、及び下面３４を有する。
【００３７】
上面３１は、光を受けて通過させる面である。上面３１は、窓材１と対向している。上面３１は、例えば、窓材１に隣接している。上面３１は、集光部３０における光が入射する入射面として機能する。
【００３８】
第１の側面３２は、上方から透視した場合に上面３１を含むように上面３１の縁３１ｅから傾斜して延びている。第１の側面３２は、反射機能を有している。第１の側面３２は、上面３１を通過した光を第２の側面３３へ向けて反射する。
【００３９】
第２の側面３３は、第１の側面３２と対向するとともに第１の側面３２に沿って傾斜して延びている。第２の側面３３は、反射機能を有している。第２の側面３３は、第１の側面３２で反射した光を下面３４に向けて反射する。
【００４０】
下面３４は、光電変換部１１に対向している。下面３４は、第２の側面３３で反射した光を光電変換部１１へ導くように通過させる。下面３４は、例えば、光電変換部１１に隣接している。この場合、下面３４は、集光部３０の焦点面である光電変換部１１の受光面とほぼ同一平面となり、集光部３０の焦点面とみなすことができる。
【００４１】
ここで、第１の側面３２は、第２の側面３３を介して光を光電変換部１１へ集めるように湾曲した部分を有する。第１の側面３２は、例えば、長手方向に垂直な断面において、放物線に沿って湾曲した部分を有する。これにより、窓材１に隣接する上面３１から太陽光が集光部３０の内部に進行し、集光部３０の内面すなわち第１の側面３２及び第２の側面３３で順次に反射されることにより、光電変換部１１に集光される。
【００４２】
例えば、上面３１に垂直に入射した太陽光線は、折れ線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に沿って焦線に向かって進行し、焦線位置に設けられた光電変換部１１に到達する。集光部３０により光が集光される領域は直線状の焦線である。集光部３０及び光電変換部１１は互いに対応する形状のもの（ライン状及び柱状）が左右に多数配列されることで、窓材１が受ける太陽光を効率よく光電変換部１１に集光することができる。
【００４３】
次に、太陽光発電装置１００の製造方法ついて説明を行う。
【００４４】
第１の工程では、基板１０に、互いに並ぶようにライン状にそれぞれ延びた複数の光電変換部１１を形成する。具体的には、基板１０における集光部３０の集光位置となるべき位置に、光電変換部１１を配置するための溝を、配置すべき光電変換部１１に対応した幅及び深さで形成する。そして、形成した溝に光電変換部１１を配置する。複数の光電変換部１１は、例えば、単結晶シリコンで形成されたバックコンタクト型の太陽電池素子（光電変換素子）である。
【００４５】
第２の工程では、光を光電変換部１１へそれぞれ集める複数の集光部３０を基板１０の上に形成する。具体的には、集光部３０に対応した形状（図４（ａ）、（ｂ）参照）の柱状光学部材を用意する。柱状光学部材は、上面３１に対応した上面、第１の側面３２に対応した第１の側面、第２の側面３３に対応した第２の側面、及び下面３４に対応した下面を有する。柱状光学部材は、例えば、透明なガラスあるいは透明プラスチック、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、あるいはポリプロピレン樹脂で形成された素材を柱状光学部材となるべき素材として用意する。
【００４６】
そして、その素材を金型成型により柱状光学部材にし、両側面に同一の放物線形状を設けた柱状光学部材の全面あるいは片側の側面に無電解めっきでニッケルりんを成膜し、上面と下面とを鏡面仕上げした後、電解めっきにより両側面あるいは片側の側面にニッケルを成膜する。これにより、柱状光学部材の側面へ反射部を確実に付加することが可能となる。
【００４７】
そして、複数の柱状光学部材を繰り返し近接配置することにより、基板１０の上における、光を光電変換部１１へそれぞれ集めることができる位置に、複数の集光部３０を形成する。これにより、複数の集光部３０では、上面３１、第１の側面３２、第２の側面３３、及び下面３４によって囲まれた空間が柱状光学部材によって満たされている第１の集光部が繰り返し配されている。さらに部材３（複数の集光部３０）の上に窓材１を設置する。そして、基板１０、部材３、及び窓材１を周囲から保持するように保持枠２をはめる。これにより、保持枠２は、部材３内の複数の集光部３０を一体として保持している。
【００４８】
第３の工程では、太陽の光が集光部３０へ入射するように基板１０、部材３（複数の集光部３０）及び窓材１を駆動するための駆動部５０を形成する。具体的には、保持枠２にアーム５１を固定し、アーム５１を回転移動可能なようにローラー５２を設置する。また、ローラー５２を制御可能なように制御部５３を設ける。
【００４９】
なお、次のように、太陽光発電装置１００を製造してもよい。基板１０の表面に光電変換部１１を形成し集光部３０を配置した後に、基板１０で太陽電池パネルとしての特性を確認する。すなわち、変換効率測定などの特性試験が製造途中の中間試験として実施することにより、所定の閾値以上の変換効率が得られるように基板１０の表面の上に柱状光学部材を位置決めして配置する。これにより、複数の集光部３０を、その焦線が光電変換部１１の位置に一致するように基板１０上に配列することが容易になる。さらに集光部３０の上に窓材１を設置する。
【００５０】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施の形態１における集光部３０についてそれぞれ示した拡大断面図、斜視図である。図４（ｂ）の斜視図に示すように、集光部３０は柱状で、長手方向に延びた４つの面を有し、その一つが上面３１であり、上面３１の短辺の長さがＷ１、上面３１の長辺がＷ２である。図３の断面図において、集光部３０のそれぞれは、上面３１が透明な面、第１の側面３２及び第２の側面３３が反射膜（図示せず）を設けた放物線状の反射面、下面３４が透明な面であり例えば光電変換部１１と接する面である。第１の側面３２及び第２の側面３３は略同一の形状であるので、集光部３０を左右に繰り返し近接配置することにより上面３１が平面状となる。
【００５１】
なお、第１の側面３２及び第２の側面３３の反射膜の一方は省略しても良く、例えば第２の側面３３の反射膜を省略した場合には、複数の集光部３０を近接配置した後、その複数の集光部３０どうしを透明樹脂で光学的に結合することにより、隣り合う集光部３０の第１の側面３２が、省略した第２の側面３３の反射膜と同等に機能する。
【００５２】
下面３４に集光された光を光電変換部１１がその受光面で受け、光に応じた電圧（光起電力）を発生する。折れ線Ｌ１は集光部３０の光学軸ＰＡに沿っており、光学軸ＰＡに沿って入射した太陽の光は、焦点位置（焦点面）で集光スポットとなる。太陽の光が光学軸ＰＡから傾いて入射した場合には、焦点面上を集光スポットが移動するので、太陽を追尾する精度を考慮して、集光スポットの移動範囲を覆うように光電変換部１１を設ける。光電変換部１１としては、変換効率が高く、強い光でも変換効率が低下しないタイプが適し、例えば化合物半導体による多接合型の光電変換素子を用いる。
【００５３】
集光部３０の幅は小さいほど、集光部３０の素材使用量が少なく好ましいが、その場合には、受光窓を覆うために多数の集光部３０を配列することが必要となるので、製造の容易性も考慮して上面３１の短辺の長さＷ１を概ね１ｍｍから５０ｍｍの範囲で決定する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態１によれば、各集光部３０において、第１の側面３２は、第２の側面３３を介して光を光電変換部１１へ集めるように湾曲した部分を有する。これにより、上面３１を通過した後に第１の側面３２で反射した光が第２の側面３３を介して光電変換部１１へ集まるので、第１の側面３２から焦点となるべき光電変換部１１までの経路長に第１の側面３２と第２の側面３３との横方向の間隔を含ませることができる。この結果、光を光電変換部１１へ集光させるための構成における上下方向の長さを容易に低減できる。これにより、太陽光発電装置の本体部分を薄型軽量なものとできるので、その設置が容易になり、かつ、設置場所の周囲に余分な空間が不要になる。すなわち、資源の使用量が少なく、発電の効率及び設置場所の利用効率がともに高い太陽光発電装置を実現することができる。
【００５５】
また、実施の形態１によれば、上面３１に対応した上面、第１の側面３２に対応した第１の側面、第２の側面３３に対応した第２の側面、及び下面３４に対応した下面を有する複数の柱状光学部材を繰り返し近接配置することにより、複数の集光部３０を形成する。これにより、太陽光発電装置の製造方法における、光を光電変換部へ集光させるための構成を形成するための工程を容易化することができる。
【００５６】
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる太陽光発電装置１００ｉについて、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態２にかかる太陽光発電装置１００ｉの製造方法及び構成を示す図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００５７】
図５に示すように、太陽光発電装置１００ｉの製造方法において、柱状光学部材を１つ置きに繰り返し配列することにより部材３ｉ（複数の集光部）を形成する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、柱状光学部材を１つ置きに配列して複数の集光部を形成する工程について、その組み立て前、組み立て後を示す断面図である。
【００５８】
図５（ａ）において、基板１０には柱状光学部材の横幅に等しいピッチで溝を形成した後に、光電変換部１１を設ける。基板１０で光電変換部１１の動作を確認した後、両側面に反射鏡を施した柱状光学部材を柱状光学部材の横幅に等しい間隔を空けて基板１０の上に繰り返し配列する。すなわち、基板１０の上に、柱状光学部材を柱状光学部材の横幅の２倍に等しいピッチで繰り返し配列することにより、部材３ｉ（複数の集光部）を形成する。さらに部材３ｉ（複数の集光部）の上に窓材１を設置する。このように、上面３１に対応した上面、第１の側面３２に対応した第１の側面、第２の側面３３に対応した第２の側面、及び下面３４に対応した下面を有する複数の柱状光学部材を１つおきに配置することにより、柱状光学部材の素材の使用量を少なくすることができる。
【００５９】
図５（ｂ）において、部材３ｉ（複数の集光部）における隣り合う２つの柱状光学部材の間隔がＷ１（図４（ｂ）参照）であるので、２つの柱状光学部材の間の空間と柱状光学部材とは略同じ形状である。柱状光学部材の側面が反射面となっているので、２つの柱状光学部材の間の空間は柱状光学部材と同様の光学軸と焦線とを有する。
【００６０】
すなわち、部材３ｉ（複数の集光部）では、第１の集光部３０ｉ１と第２の集光部３０ｉ２とが交互に繰り返し配されている。第１の集光部３０ｉ１は、上面３１、第１の側面３２、第２の側面３３、及び下面３４によって囲まれた空間が柱状光学部材によって満たされている。第２の集光部３０ｉ２では、上面３１、第１の側面３２、第２の側面３３、及び下面３４によって囲まれた空間が空洞になっている。
【００６１】
例えば、折れ線Ｌ１ｂは第２の集光部３０ｉ２の集光光学軸、折れ線Ｌ２ｂ、Ｌ３ｂは太陽光の進路を示す。第２の集光部３０ｉ２に入射した太陽光線は、例えば折れ線Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、Ｌ３ｂに沿って進行し、焦点位置で光電変換部１１に到達する。このため、窓材１が受けた光学軸方向と平行な太陽光線は効率的に光電変換部１１に集光される。第１の集光部３０ｉ１における第２の側面３３の外側の面は、隣接する第１の集光部３０ｉ１（柱状光学部材）における第１の側面３２の外側の面を介して光を光電変換部１１へ集めるように湾曲した部分を有する。すなわち、第１の集光部３０ｉ１における第２の側面３３の外側の面が第２の集光部３０ｉ２における第１の側面３２として機能し、隣接する第１の集光部３０ｉ１（柱状光学部材）の第１の側面３２の外側の面が第２の集光部３０ｉ２における第２の側面３３として機能する。
【００６２】
このように、複数の柱状光学部材を１つおきに配置した場合でも、各第１の集光部３０ｉ１及び各第２の集光部３０ｉ２において、それぞれ、上面３１を通過した後に第１の側面３２で反射した光が第２の側面３３を介して光電変換部１１へ集まるので、第１の側面３２から焦点となるべき光電変換部１１までの経路長に第１の側面３２と第２の側面３３との横方向の間隔を含ませることができる。
【００６３】
実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる太陽光発電装置１００ｊについて、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態３にかかる太陽光発電装置１００ｊの斜視図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００６４】
太陽光発電装置１００ｊは、複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３、外枠４１ｊ、連結部４２ｊ、及び固定部材４４ｊを備える。
【００６５】
複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３は、基板、シート状の部材、及び窓材をそれぞれ含む複数の可動単位Ｕｊ１〜Ｕｊ３を保持する。すなわち、保持枠２ｊ１は、基板１０ｊ１、シート状の部材３ｊ１、及び窓材１ｊ１を含む可動単位Ｕｊ１を保持する。保持枠２ｊ２は、基板１０ｊ２、シート状の部材３ｊ２、及び窓材１ｊ２を含む可動単位Ｕｊ２を保持する。保持枠２ｊ３は、基板１０ｊ３、シート状の部材３ｊ３、及び窓材１ｊ３を含む可動単位Ｕｊ３を保持する。
【００６６】
外枠４１ｊは、複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３のそれぞれを回転可能に支持する。連結部４２ｊは、複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３を連動させて回転させる。固定部材４４ｊは、外枠４１ｊを地面や屋根に固定する。外枠４１ｊは、右方向が概ね南方向となるように、水平に固定されている。外枠４１ｊの内側に、複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３と、保持枠に保持された複数の窓材１ｊ１〜１ｊ３と、窓材１ｊ１〜１ｊ３に覆われた集光部３０及び光電変換部１１とが、同じ方向に向けて保持されている。
【００６７】
駆動部５０は、太陽の光が複数の可動単位Ｕｊ１〜Ｕｊ３のそれぞれへ入射するように、連結部４２ｊを介して複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３を連動して回転させる。具体的には、駆動部５０は、太陽の位置算出部（図示せず）、又は太陽の位置検出部（図示せず）をさらに含む。駆動部５０における制御部５３は、位置算出部により算出された、又は位置検出部により検出された太陽の仰角をもとに、モーター（図示せず）を回転させることにより、モーターの軸に固定したローラー５２を回転させる。ローラー５２がアーム５１を回転移動させて左端の保持枠２ｊ１を回転させ、連結部４２ｊが左端以外の保持枠２ｊ２、２ｊ３の仰角を連動して同様に変化させる。
【００６８】
実施の形態３によれば、連結部４２ｊを介して複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３の方向を一斉に（連動して）変化させて太陽追尾動作を行うことができるので、太陽の位置検出部、制御部などの部材を保持枠の数だけ設ける必要がなく（１つの保持枠分だけ設ければ十分であり）、部材使用量を削減することができる。
【００６９】
また、複数の可動単位Ｕｊ１〜Ｕｊ３が外枠４１ｊにより一体に保持されているので、太陽光発電装置１００ｊの輸送や設置が容易になる。例えば予め装置の組立工場で外枠４１ｊに複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３を取付けておくことで、輸送時の荷扱い、設置時の組み立ての手間を少なくすることができる。その場合、複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３が相互干渉しないようにかつ近接して保持しておくことにより、太陽光発電装置１００ｊが追尾動作をする際の太陽光発電装置１００ｊの周囲の空間を最小限にすることができる。
【００７０】
なお、複数の保持枠２ｊ１〜２ｊ３が上下に並んだ構造でもよく、その場合には、設置場所は南方向を向いた建物の外壁、窓、ベランダの手すり等が好適である。
【００７１】
また、図６に示した外枠４１ｊは額縁状の形状としたが、太陽光を妨げない素材、形状であればよく、透明なプラスチック素材等を用いる、形状を棒状の部材にする等、種々の変形が可能である。
【００７２】
さらに、図６において保持枠が３枚である場合を示したが、さらに多くして例えば１０枚以上としてもよく、その場合は１つの保持枠の幅が図示した幅の３分の１以下に小さくできるので、水平面に設置する場合に太陽光発電装置１００ｊの高さを全体的に低く、垂直面に設置する場合には太陽光発電装置１００ｊの厚みを全体的に薄くすることができる。このため、設置場所が狭い場合に好適で、集光式の太陽光発電装置を輸送、設置することが容易になる。
【００７３】
実施の形態４．
次に、実施の形態４にかかる太陽光発電装置１００ｋについて、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態４にかかる太陽光発電装置１００ｋの構成を示す図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００７４】
図７（ａ）は、実施の形態４にかかる太陽光発電装置１００ｋについて、集光部３０等を含む部分の拡大断面図である。太陽光発電装置１００ｋは、基板１０ｋを備える。
【００７５】
基板１０ｋには、複数の光電変換部１１に加えて、複数の第２の光電変換部１２ｋが配されている。各第２の光電変換部１２ｋは、図７（ａ）に示すように、基板１０ｋにおける光電変換部１１に隣接した位置を光電変換部１１に沿って延びている。複数の第２の光電変換部１２ｋは、互いに並ぶように（例えば、互いに平行に）基板１０ｋに配されている。
【００７６】
また、第２の光電変換部１２ｋは、光電変換部１１よりも変換効率が低く、安価に構成されている。例えば、光電変換部１１は、ガリウムインジウムりん／ガリウム砒素／ゲルマニウムのトリプル接合型の太陽電池素子（光電変換素子）である。例えば、第２の光電変換部１２ｋは、アモルファスシリコンで形成されたタンデム型の太陽電池素子（光電変換素子）である。アモルファスシリコンで形成されたタンデム型の太陽電池素子は、ガリウムインジウムりん／ガリウム砒素／ゲルマニウムのトリプル接合型の太陽電池素子に比べて、変換効率が低く、安価に構成できる。
【００７７】
晴天時において、太陽光は、概ね平行光線として図７（ａ）中の破線の折れ線Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３で示した進路に沿って窓材１に達する。この場合、窓材１を透過した光は、集光部３０により集光され焦点位置に集光され、変換効率の高い光電変換部１１に達する。
【００７８】
曇天時において、太陽光は、雲を通過することにより拡散光となって、図７（ａ）中の破線の折れ線Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３で示した進路だけでなく、例えば図７（ａ）中の実線の折れ線Ｌ４、Ｌ５で示した進路に沿っても、窓材１に達する。この場合、窓材１を透過した光は、集光部３０により、焦点だけに集まらず、焦点に隣接した位置に配された第２の光電変換部１２ｋにも達する。焦点以外の方向に進行した光を、焦点に隣接した位置に配された第２の光電変換部１２ｋにより電力に変換することで、曇天時の発電効率を向上させることができる。
【００７９】
図７（ｂ）は、実施の形態４にかかる太陽光発電装置１００ｋについて、集光スポットの光強度と、光電変換部の位置の関係を示す図である。図７（ｂ）において、Ｐｆ１は晴天時の光強度分の例を示す。Ｐｆ２は晴天時の太陽光の追尾がややずれたときの光強度分布の例を示す。Ｐｆ３は曇天時の光強度分布の例を示す。
【００８０】
晴天時において、集光した光が全て光電変換部１１に達するように、太陽の方向を追尾する。集光スポットを光電変換部１１の幅より小さくすることにより、光強度分布Ｐｆ１或いはＰｆ２に示すように、集光した光のほぼ全てを光電変換部１１の受光面に導くことができる。
【００８１】
曇天時において、光強度分布Ｐｆ３に示すように、光強度分布がブロードに広がるので、第２の光電変換部１２ｋが広がった光を受光面で受けて電力に変換する。発電効率（変換効率）の異なる複数の光電変換部は、同じ強さの光を照射されても相互に最適な出力電圧と電流とが異なるので、所定の電圧に変換して出力するパワーコンディショナー（図示せず）を少なくとも２系統設ける。これにより、複数の光電変換部の特性を生かした動作状態で光電変換することができる。
【００８２】
このように、実施の形態４によれば、曇天時に光強度分布がブロードに広がった光が集光部に入射した場合でも、集光部により集光されず焦点近傍以外の方向に進行した光を第２の光電変換部１２ｋで受光し発電できる。これにより、曇天時の発電電力を増やすことができる。また、第２の光電変換部１２ｋが光電変換部１１より変換効率が低いので安価に構成することができ、製造コストの増加を抑制できる。
【００８３】
なお、安価な光電変換部（第２の光電変換部１２ｋ）により発電した電力は２次電池（図示せず）に蓄電してもよい。この場合、蓄電された電力は、実施の形態３における位置算出部又は位置検出部（図示せず）の動力源として使用することができる。
【００８４】
実施の形態５．
次に、実施の形態５にかかる太陽光発電装置１００ｎについて、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態５にかかる太陽光発電装置１００ｎの構成を示す図である。以下では、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
【００８５】
図８は、実施の形態５にかかる太陽光発電装置１００ｎについて、集光部（第１の集光部３０ｎ１、第２の集光部３０ｉ２）等を含む部分の拡大断面図である。太陽光発電装置１００ｎは、基板１０ｎ及び部材３ｎを備える。
【００８６】
部材３ｎ（複数の集光部）では、第１の集光部３０ｎ１と第２の集光部３０ｉ２とが交互に繰り返し配されている。第１の集光部３０ｎ１は、下面３４ｎ１を有する。下面３４ｎ１は、後述の第２の位置決め構造に対応した第２の位置決め構造３０ｎ１ａを有している。すなわち、柱状光学部材の有する第２の位置決め構造が、柱状光学部材の配置後に、第１の集光部３０ｎ１の下面３４ｎ１の有する第２の位置決め構造３０ｎ１ａとなる。
【００８７】
基板１０ｎの表面は、第１の集光部３０ｎ１が配されるべき領域（すなわち下面３４ｎ１が接触する領域）に、柱状光学部材を位置決めするための位置決め構造１５ｎを有している。柱状光学部材は、基板１０ｎに対向する面（下面３４ｎ１に対応する下面）に、位置決め構造１５ｎに嵌合する第２の位置決め構造を有している。
【００８８】
具体的には、位置決め構造１５ｎは、凹型の構造であり、第２の位置決め構造は、凹型の構造に嵌合する凸型の構造である。例えば、位置決め構造１５ｎは、位置決め溝であり、第２の位置決め構造は、位置決め溝に嵌合する位置決め溝用ほぞである。この場合、太陽光発電装置１００ｎの製造方法が次の点で実施の形態１と異なる。第１の工程では、基板１０ｎの表面に、所定の幅及び所定の深さで位置決め溝を、柱状光学部材の横幅に等しいピッチで複数形成する。第２の工程では、全面あるいは片側の側面に無電解めっきでニッケルりんを成膜し、上面と下面とを鏡面仕上げした後、電解めっきにより両側面あるいは片側の側面にニッケルを成膜して得られた柱状光学部材の下面に、位置決め溝用ほぞを形成する。そして、位置決め溝用ほぞを基板１０ｎの表面の位置決め溝に嵌合させるように、複数の柱状光学部材を繰り返し配置する。
【００８９】
あるいは、位置決め構造１５ｎは、凸型の構造であり、第２の位置決め構造は、凸型の構造に嵌合する凹型の構造である。例えば、位置決め構造１５ｎは、位置決めピンであり、第２の位置決め構造は、位置決めピンに嵌合する位置決めピン用ホールである。この場合、太陽光発電装置１００ｎの製造方法が次の点で実施の形態１と異なる。第１の工程では、基板１０ｎの表面に、所定の幅及び所定の長さで位置決めピンを、柱状光学部材の横幅に等しいピッチで複数形成する。第２の工程では、全面あるいは片側の側面に無電解めっきでニッケルりんを成膜し、上面と下面とを鏡面仕上げした後、電解めっきにより両側面あるいは片側の側面にニッケルを成膜して得られた柱状光学部材の下面に、位置決めピン用ホールを形成する。そして、位置決めピン用ホールを基板１０ｎの表面の位置決めピンに嵌合させるように、複数の柱状光学部材を繰り返し配置する。
【００９０】
なお、柱状光学部材における第１の側面及び第２の側面に反射膜を形成する際に柱状光学部材の全面に成膜すると、柱状光学部材における上面と下面にも形成された反射膜を研磨する必要があるため、柱状光学部材の下面に設ける第２の位置決め構造は凹型の方がその形成が容易である。
【００９１】
実施の形態５によれば、基板１０ｎの位置決め構造１５ｎに嵌合する第２の位置決め構造が第１の集光部３０ｎ１の下面３４ｎ１に設けられているので、第１の集光部３０ｎ１の基板１０ｎに対する取り付け精度を容易に向上することができる。これにより、第１の集光部３０ｎ１による集光位置が光電変換部１１の受光面となるように柱状光学部材を配置することが容易になる。すなわち、第１の集光部３０ｎ１によって集光した光が光電変換部１１の受光面になるように第１の集光部３０ｎ１を基板１０ｎ上に形成することが容易である。
【００９２】
なお、太陽光発電装置１００ｐにおいて、基板１０ｐには、図９に示すように、複数の光電変換部１１に加えて、複数の第２の光電変換部１２ｐが配されていてもよい。各第２の光電変換部１２ｐは、基本的な構成が実施の形態４における各第２の光電変換部１２ｋと同様であるが、次の点で異なっている。各第２の光電変換部１２ｐは、図９に示すように、基板１０ｐにおける光電変換部１１に隣接した位置であって位置決め構造１５ｎの形成されていない位置を光電変換部１１に沿って延びている。
【００９３】
実施の形態６．
次に、実施の形態６にかかる太陽光発電装置１００ｑについて、図１０を用いて説明する。図１０は、実施の形態６にかかる太陽光発電装置１００ｑの構成を示す図である。以下では、実施の形態４と異なる部分を中心に説明する。
【００９４】
図１０は、実施の形態６にかかる太陽光発電装置１００ｑについて、集光部３０等を含む部分の拡大断面図である。太陽光発電装置１００ｑは、透明樹脂膜（保護膜）６０ｑ及び第２の窓材７０ｑを備える。
【００９５】
透明樹脂膜６０ｑは、複数の光電変換部１１及び複数の第２の光電変換部１２ｋのそれぞれの受光面を覆う。透明樹脂膜６０ｑは、例えば、基板１０ｋの表面の全体を覆う。これにより、透明樹脂膜６０ｑは、複数の光電変換部１１及び複数の第２の光電変換部１２ｋのそれぞれの受光面を保護する。
【００９６】
第２の窓材７０ｑは、透明樹脂膜６０ｑの上に配されている。第２の窓材７０ｑは、例えば、透明樹脂膜６０ｑの上面の全体を覆うとともに、部材３の背面の全体を覆う。これにより、第２の窓材７０ｑは、透明樹脂膜６０ｑを保護するとともに、部材３の背面を覆って保護する背面カバーとしても機能している。さらに集光部３０に用いた素材が光により劣化して光の透過率が悪化した際、窓材１と集光部３０とを容易に取り替えることができる。
【００９７】
実施の形態６によれば、変換効率の高い光電変換部１１と安価な第２の光電変換部１２ｋとのそれぞれを透明樹脂膜６０ｑと第２の窓材７０ｑとにより封止するので、光電変換部１１及び第２の光電変換部１２ｋのそれぞれの耐湿性を向上することができる。
【００９８】
実施の形態７．
次に、実施の形態７にかかる太陽光発電装置１００ｒについて、図１１を用いて説明する。図１１は、実施の形態７にかかる太陽光発電装置１００ｒの構成を示す図である。以下では、実施の形態５及び実施の形態６と異なる部分を中心に説明する。
【００９９】
図１１は、実施の形態７にかかる太陽光発電装置１００ｒについて、集光部３０等を含む部分の拡大断面図である。太陽光発電装置１００ｒは、透明樹脂膜（保護膜）６０ｒ及び第２の窓材７０ｒを備える。
【０１００】
透明樹脂膜６０ｒは、位置決め構造１５ｎに整合した開口６０ｒ１を有する。これにより、透明樹脂膜６０ｒは、位置決め構造１５ｎが設けられた領域を避けながら複数の光電変換部１１のそれぞれの受光面を保護する。第１の集光部３０ｎ１の下面３４ｎ１に設けられた第２の位置決め構造３０ｎ１ａは、開口６０ｒ１を介して透明樹脂膜６０ｒを貫通している。なお、透明樹脂膜６０ｒは、さらに、複数の第２の光電変換部１２ｐ（図９参照）のそれぞれの受光面を覆ってもよい。
【０１０１】
第２の窓材７０ｒは、位置決め構造１５ｎ及び開口６０ｒ１に整合した開口７０ｒ１を有する。これにより、第２の窓材７０ｒは、位置決め構造１５ｎが設けられた領域を避けながら、透明樹脂膜６０ｒを保護するとともに、部材３ｎの背面を覆って保護する背面カバーとしても機能している。第１の集光部３０ｎ１の下面３４ｎ１に設けられた第２の位置決め構造３０ｎ１ａは、開口７０ｒ１を介して第２の窓材７０ｒを貫通している。
【０１０２】
実施の形態７によれば、基板１０ｎの位置決め構造１５ｎに嵌合する第２の位置決め構造が第１の集光部３０ｎ１の下面３４ｎ１に設けられるとともに、光電変換部１１を透明樹脂膜６０ｒと第２の窓材７０ｒとにより封止する。これにより、第１の集光部３０ｎ１による集光位置が光電変換部１１の受光面となるように柱状光学部材を配置することが容易になるとともに、光電変換部１１の耐湿性を向上することができる。
【０１０３】
実施の形態８．
次に、実施の形態８にかかる太陽光発電装置１００ｓについて、図１２を用いて説明する。図１２は、実施の形態８にかかる太陽光発電装置１００ｓの構成を示す図である。以下では、実施の形態４と異なる部分を中心に説明する。
【０１０４】
図１２（ａ）は、実施の形態８にかかる太陽光発電装置１００ｓについて、集光部３０等を含む部分の拡大断面図である。太陽光発電装置１００ｓは、光強度均一化部２１ｓ、光拡散部２２ｓ、及び空気層２３ｓを備える。
【０１０５】
光強度均一化部２１ｓは、集光部３０と光電変換部１１との間に配され、集光部３０を通過した光を均一化して光電変換部１１へ導く。具体的には、光強度均一化部２１ｓは、その上面で受けた光を左右の側面で繰り返し全反射させることにより均一強度分布の光を形成して光電変換部１１へ導く。
【０１０６】
光拡散部２２ｓは、集光部３０と第２の光電変換部１２ｋとの間に配され、集光部３０を通過した光を拡散させて第２の光電変換部１２ｋへ導く。具体的には、図１２（ａ）に示すように、光拡散部２２ｓは、ガラスやプラスチックなどの透明部材の下面に凹凸を設け、この面を通過する光が進路を曲げて安価な第２の光電変換部１２ｋの全面に広がるように凹凸の光拡散特性を設定する。光拡散特性は、面の凹凸に代えて、拡散材を光拡散部２２ｓの素材に混ぜ合わせる方法でも実現することができる。
【０１０７】
晴天時において、太陽光は概ね平行光線であるので、図１２（ａ）中に破線の折れ線Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３で示した進路に沿って窓材１に達し、集光部３０により集光され焦点位置に集光され、光強度均一化部２１ｓの内部に進行して、光強度均一化部２１ｓにおける左右の側面で繰り返し全反射することで均一強度分布の光になり、変換効率の高い光電変換部１１に達する。
【０１０８】
曇天時において、太陽光は雲を通過することにより拡散光となっており、図１２（ａ）中の破線の折れ線Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３で示した進路だけでなく、例えば図１２（ａ）中の実線の折れ線Ｌ４、Ｌ５で示した進路に沿っても、窓材１に達する。この場合、窓材１を透過した光は、集光部３０により、焦点に配された光強度均一化部２１ｓだけに集まらず、焦点に隣接した位置に配された光拡散部２２ｓにも達する。この場合、光拡散部２２ｓに達した光は、進行方向を曲げられ、さらに進行し安価な第２の光電変換部１２ｋに達する。
【０１０９】
なお、図１２（ａ）において複数の光強度均一化部２１ｓと複数の光拡散部２２ｓとが一体であるように示されているが、組み立て前は別々であってもよく、その場合にはこれらを左右に近接配置したうえで接合される。
【０１１０】
また、図１２（ａ）において、光強度均一化部２１ｓの高さが高く、その中に進行した光の反射回数が多いほど光強度を均一にすることができるが、それだけ部材が多く必要となるので、大半の光が１回から３回側面で反射するように光強度均一化部２１ｓの高さを設定する。
【０１１１】
図１２（ａ）において、空気層２３ｓが光強度均一化部２１ｓと隣接することにより、相互の屈折率差により、光強度均一化部２１ｓの内面で全反射が起き、損失無く光を反射することができる。空気層２３ｓには外部から水や異物が入らないように、その端面は蓋（図示せず）をする。
【０１１２】
図１２（ｂ）は、実施の形態８にかかる太陽光発電装置１００ｓについて、光電変換部１１及び第２の光電変換部１２ｋのそれぞれの受光面における光強度分布を示す図である。図１２（ｂ）において、Ｐｆ４は晴天時の光強度分の例を示し、Ｐｆ５は曇天時の光強度分布の例を示す。
【０１１３】
晴天時において、集光した光が全て光電変換部１１に達するように、太陽の方向を追尾する。集光スポットを光強度均一化部２１ｓの入口の幅より小さくすることにより、光強度分布Ｐｆ４に示すように、集光した光のほぼ全てを均一化して光電変換部１１の受光面に導くことができる。
【０１１４】
曇天時において、光強度分布がブロードに広がった光を光拡散部２２ｓによりさらに拡散することにより、光強度分布Ｐｆ５に示すように、光強度分布がさらにブロードに広がるので、第２の光電変換部１２ｋが略均一に広がった光を受光面で受けて電力に変換することができる。
【０１１５】
実施の形態８によれば、晴天時において、集光した光のほぼ全てを均一化して変換効率の高い光電変換部１１の受光面の全体に均一に太陽光を照射することが可能となる。これにより、光電変換部１１の受光面の一部に強い光を照射する場合と比較すると、高い変換効率で光電変換部１１を動作させることができる。
【０１１６】
また、曇天時において、第２の光電変換部１２ｋが略均一に広がった光を受光面で受けて電力に変換することができるので、第２の光電変換部１２ｋが強度分布にムラのある光を受光面で受ける場合と比較すると高い変換効率で第２の光電変換部１２ｋを動作させることができる。
【０１１７】
さらに、光強度均一化部２１ｓの入り口以外の方向に進行した光を拡散する光拡散部２２ｓを設けたので、１０年以上の長期間に渡って装置を使用する場合においても、太陽の追尾動作を一時的に休止する、或いは強風、周囲物体との干渉、停電等が原因で追尾動作が停止した場合に、光電変換部以外の部材に集光スポットが移動して当該部材が高温になる或いは焼損し装置の寿命が短くなることを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上のように、本発明にかかる太陽光発電装置、及び太陽光発電装置の製造方法は、太陽光を受けて発電することに有用であり、特に、狭い場所において太陽光を受けて発電することに適している。
【符号の説明】
【０１１９】
１、１ｊ１〜１ｊ３  窓材
２、２ｊ１〜２ｊ３  保持枠
３、３ｉ、３ｊ１〜３ｊ３、３ｎ  部材
４、５  台座
１０、１０ｊ１〜１０ｊ３、１０ｋ、１０ｎ、１０ｐ  基板
１１  光電変換部
１２ｋ、１２ｐ  第２の光電変換部
１５ｎ  位置決め構造
２１ｓ  光強度均一化部
２２ｓ  光拡散部
３０  集光部
３０ｉ１、３０ｎ１  第１の集光部
３０ｉ２  第２の集光部
３０ｎ１ａ  第２の位置決め構造
３１  上面
３２  第１の側面
３３  第２の側面
３４、３４ｎ１  下面
４１ｊ  外枠
４２ｊ  連結部
５０  駆動部
５１  アーム
５２  ローラー
５３  制御部
６０ｑ、６０ｒ  透明樹脂膜
７０ｑ、７０ｒ  第２の窓材
１００、１００ｉ、１００ｊ、１００ｋ、１００ｎ、１００ｐ、１００ｑ、１００ｒ、１００ｓ  太陽光発電装置
Ｕｊ１〜Ｕｊ３  可動単位
【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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