(57)【要約】【課題】太陽光発電ユニットにおける太陽光発電セルを効率良く冷却できること。【解決手段】吸収した熱を放射する熱放射手段と、熱放射手段の上層に設けられ、所定波長以下の光を反射するとともに所定波長より長い波長の光を透過する反射層と、熱放射手段の上層に設けられ、太陽光の照射によって発電可能な太陽光発電セルと、を備え、太陽光発電セルの少なくとも一部が露出して設けられている。所定波長は５μｍ以下である。さらに、内部に冷媒が流動可能な冷媒流路を有する冷媒流路部をさらに備える。【選択図】図１
2019220506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収した熱を放射する熱放射手段と、
前記熱放射手段の上層に設けられ、所定波長以下の光を反射するとともに前記所定波長より長い波長の光を透過する反射層と、
前記熱放射手段の上層に設けられ、太陽光の照射によって発電可能な太陽光発電セルと、を備え、
前記太陽光発電セルの少なくとも一部が露出して設けられている
ことを特徴とする太陽光発電ユニット。
【請求項２】
前記所定波長が５μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項３】
前記熱放射手段の上層の一部に前記太陽光発電セルが選択的に設けられ、
前記熱放射手段の上層における前記太陽光発電セルが設けられていない部分に、前記反射層が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項４】
前記反射層は、前記熱放射手段の面の少なくとも一部に設けられ、
前記反射層における前記熱放射手段が接していない面上に、前記太陽光発電セルが設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項５】
内部に冷媒を流動可能な冷媒流路を有する冷媒流路部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項６】
前記冷媒流路部は、前記熱放射手段に対して前記太陽光発電セルが設けられた側に設けられている
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項７】
前記冷媒流路部は、前記熱放射手段と前記反射層との間に設けられている
ことを特徴とする請求項５または６に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項８】
前記冷媒流路部は、前記熱放射手段と前記太陽光発電セルとの間に設けられている
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項９】
前記冷媒流路部は、前記熱放射手段に対して前記太陽光発電セルが設けられた側とは反対側の面に設けられている
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項１０】
太陽光を前記太陽光発電セルに集光可能に構成された集光レンズをさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項１１】
前記熱放射手段の前記太陽光発電セルが設けられていない部分に、外部からの光を反射可能に構成された鏡面部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項１２】
前記熱放射手段の少なくとも一部を断熱する断熱手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項１３】
前記反射層がフィルムまたは塗装である
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の太陽光発電ユニット。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の太陽光発電ユニットと、
前記太陽光発電ユニットを搭載可能な架台と、を備え、
前記架台が太陽光の照射方向を追尾可能に構成されている
ことを特徴とする太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電ユニットおよび太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、物質は、その物質の温度によって決定される波長分布で熱放射を行っている。そのため、物質に太陽光が照射されている場合、太陽光の波長域を反射するとともに、物質の熱放射の波長域を透過させるフィルムを用いて、物質に照射される太陽光の波長域の光を反射させることによって、その物質を冷却することができる。
【０００３】
また、太陽光発電セルは、太陽光の吸収および発電抵抗によって、発電時に温度が上昇する。特に夏場において太陽光発電セルの温度は、６０〜８０℃まで上昇することが知られている。太陽光発電セルにおいては、セルの温度が１℃上昇するごとに、発電効率は０．２〜０．４％程度低下する。そのため、太陽光発電セルを冷却する技術が求められていた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、特定の波長域の光を反射する部材を用いた放射冷却装置について記載され、放射冷却装置は太陽光利用装置との併用が想定されている。特許文献２には、太陽光発電セルの使用温度での熱放射を透過させる充填層を用いて、太陽光発電セルを冷却させることが可能な太陽電池モジュールについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１８８７１５号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された放射冷却装置は、冷媒流路部材が冷媒の熱放射の主な波長域である８〜１３μｍの波長の光を透過させるものの、同時に太陽光の主な波長域である０．４〜２μｍの波長の光を透過して吸収してしまうため、冷媒を効果的に冷却できないという問題があった。また、特許文献２に記載された太陽電池モジュールは、セルから熱放射を行うことによって冷却することが可能である。ところが、特許文献２に記載された太陽電池モジュールには、太陽光の波長を反射するためのフィルムなどが具備されていない。これにより、太陽電池モジュールに照射される太陽光の熱の多くがモジュール全体に吸収されてしまい、太陽電池モジュールを効果的に冷却できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、太陽光発電セルを効率良く冷却できる太陽光発電ユニットおよび太陽光発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、吸収した熱を放射する熱放射手段と、前記熱放射手段の上層に設けられ、所定波長以下の光を反射するとともに前記所定波長より長い波長の光を透過する反射層と、前記熱放射手段の上層に設けられ、太陽光の照射によって発電可能な太陽光発電セルと、を備え、前記太陽光発電セルの少なくとも一部が露出して設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、前記所定波長が５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、前記熱放射手段の上層の一部に前記太陽光発電セルが選択的に設けられ、前記熱放射手段の上層における前記太陽光発電セルが設けられていない部分に、前記反射層が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、前記反射層は、前記熱放射手段の面の少なくとも一部に設けられ、前記反射層における前記熱放射手段が接していない面上に、前記太陽光発電セルが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、内部に冷媒を流動可能な冷媒流路を有する冷媒流路部をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、前記冷媒流路部は、前記熱放射手段に対して前記太陽光発電セルが設けられた側に設けられていることを特徴とする。本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、この構成において、前記冷媒流路部は、前記熱放射手段と前記反射層との間に設けられていることを特徴とする。また、本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、この構成において、前記冷媒流路部は、前記熱放射手段と前記太陽光発電セルとの間に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、前記冷媒流路部は、前記熱放射手段に対して前記太陽光発電セルが設けられた側とは反対側の面に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、太陽光を前記太陽光発電セルに集光可能に構成された集光レンズをさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、前記熱放射手段の前記太陽光発電セルが設けられていない部分に、外部からの光を反射可能に構成された鏡面部材をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、前記熱放射部材の少なくとも一部を断熱する断熱手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の一態様に係る太陽光発電ユニットは、上記の発明において、前記反射層がフィルムまたは塗装であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の一態様に係る太陽光発電装置は、上記の発明による太陽光発電ユニットと、前記太陽光発電ユニットを搭載可能な架台と、を備え、前記架台が太陽光の照射方向を追尾可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る太陽光発電ユニットおよび太陽光発電装置によれば、太陽光発電セルを効率良く冷却することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態による太陽光発電ユニットを構成する熱放射部材および太陽光の波長に応じた分光放射照度を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態による熱放射部材の３００Ｋおよび３５０Ｋの温度での波長に応じた分光放射照度を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態による太陽光発電ユニットを構成する熱放射部材の温度が（ａ）３５０Ｋ、（ｂ）３３０Ｋ、（ｃ）３００Ｋ、（ｄ）２８０Ｋである場合の波長に応じた分光放射照度と太陽光の分光放射照度の波長分布との交点部分を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態による太陽光発電ユニットの冷媒流路部を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第５の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第６の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第７の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第８の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第９の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
【００２３】
なお、本明細書において、太陽電池としての機能を有する最小の単位を太陽光発電セルといい、太陽光発電セルを少なくとも１つ、好適には複数組み合わせて構成したものを太陽光電池ユニットという。また、本明細書において、「光を反射する」とは、光の反射率が５０％（０．５）より大きい場合をいい、「光を透過する」とは、光の透過率が５０％（０．５）よりも大きい場合をいう。
【００２４】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態による太陽光発電ユニットについて説明する。図１は、第１の実施形態による太陽光発電ユニット１を示す。図１に示すように、第１の実施形態による太陽光発電ユニット１は、熱放射部材１１、反射層１２、および太陽光発電セル１３を備えて構成される。
【００２５】
第１の実施形態による太陽光発電ユニット１においては、太陽光発電セル１３が、熱放射部材１１の上層であって、熱放射部材１１の主面の一部に選択的に設けられている。太陽光発電ユニット１において、反射層１２は、熱放射部材１１の上層であって、熱放射部材１１の主面において太陽光発電セル１３が配置されていない部分に設けられている。これにより、太陽光発電セル１３は、熱放射部材１１の主面において反射層１２に覆われることなく、露出して設けられている。
【００２６】
熱放射手段としての熱放射部材１１は、熱放射しやすく熱吸収しやすい材料、具体的に例えば、アルミナやセラミックなどの材料から構成される。熱放射部材１１は、熱放射を行うことにより放射冷却が行われるように構成される。
【００２７】
太陽光発電セル１３は、太陽光の照射によって発電可能な、従来公知の種々の太陽光発電セルからなる。すなわち、太陽光発電セル１３としては、例えば、単結晶、多結晶、アモルファス、もしくは他接合型のシリコン（Ｓｉ）系太陽電池、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、セレン（Ｓｅ）を原料としたＣＩＳ太陽電池、ＣＩＳ太陽電池に用いられる３元素にガリウム（Ｇａ）を加えた４元素からなるＣＩＧＳ太陽電池、カドミウム（Ｃｄ）、テルル（Ｔｅ）を原料としたＣｄＴｅ太陽電池、もしくはガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）を原料としたＧａＡｓ太陽電池などの化合物半導体系太陽電池、有機半導体を材料とした有機薄膜太陽電池、もしくは色素増感太陽電池などの有機系太陽電池、または量子ドット太陽電池などを採用することができる。
【００２８】
太陽光発電ユニット１には、太陽からの太陽光１４が照射される。太陽光発電セル１３に照射された太陽光１４は、太陽光発電セル１３によって光電変換される。一方、反射層１２に照射された太陽光１４のうちの所定波長以下の光は反射層１２によって反射される。また、熱放射部材１１からは種々の波長の熱放射１５が放出される。熱放射１５は、反射層１２を透過して外部に放出される。
【００２９】
ここで、第１の実施形態による反射層１２について説明する。図２は、第１の実施形態による太陽光発電ユニット１を構成する熱放射部材１１および太陽光１４における分光放射照度の波長分布を示すグラフである。図２に示すように、太陽光１４の分光放射照度の波長分布と熱放射部材１１の分光放射照度の波長分布とは互いに異なる。太陽光１４の分光放射照度は、１００００ｎｍ以下の領域において波長が短くなるのに従って増加する。一方、熱放射部材１１からの熱放射１５の分光放射照度は、波長が２０００ｎｍ程度から大きくなるのに従って増加し、９０００〜１００００ｎｍ程度でピークとなって、１００００ｎｍ程度を超えて波長が大きくなるのに従って減少する。なお、詳細は後述するが、熱放射部材１１からの熱放射１５の分光放射照度の波長分布は、熱放射部材１１の温度に応じて変化する。
【００３０】
そこで、反射層１２を、所定波長以下の光を反射するとともに、所定波長を超えた光を透過する材料から構成する。この場合、所定波長を太陽光１４の分光放射照度と熱放射部材１１の分光放射照度とが同程度となる領域に設定する。これによって、熱放射部材１１からの熱放射を妨げることなく太陽光１４に含まれる種々の波長の光から分光放射照度が大きい波長の光を反射層１２によって反射できる。反射層１２が所定波長以下の光を反射するため、太陽光１４を構成する光のほとんどは反射層１２において反射される。一方、反射層１２においては、所定波長を超える光を透過することから、熱放射部材１１から放出される熱放射１５のほとんどが、反射層１２を透過して外部に放出される。これにより、太陽光発電ユニット１は、熱放射部材１１からの所定波長を超えた波長を有する熱放射１５によって冷却されるとともに、熱放射部材１１に照射される太陽光１４のうちの所定波長を超えた波長の光によって加熱される。すなわち、図２に示すグラフにおいて、太陽光の分光放射照度のグラフと、熱放射部材１１からの熱放射１５における分光放射照度のグラフと、所定波長を超えた部分とに囲まれた部分（図２中、斜線部分）の面積が、太陽光発電ユニット１における冷却能力となる。
【００３１】
また、熱放射部材１１の熱放射１５における分光放射照度のグラフは、温度に応じて変化する。図３は、第１の実施形態による熱放射部材１１の３００Ｋ（図３中、破線）および３５０Ｋ（図３中、実線）の温度での分光放射照度の波長分布を示すグラフである。図３に示すように、熱放射部材１１の温度が３００Ｋ（約２７℃）の場合においては、分光放射照度のピークが約０．０３Ｗｍ-2ｎｍ-1になるのに対し、温度が３５０Ｋ（約７７℃）の場合においては、約０．０７Ｗｍ-2ｎｍ-1となることが分かる。さらに、全ての波長域において、熱放射部材１１の温度が３５０Ｋ（約７７℃）の場合の分光放射照度の値は、温度が３００Ｋの場合の分光放射照度の値以上であることが分かる。一方で太陽光の分光放射照度のプロファイルは温度によって大きく変化しないことから、熱放射部材１１は、温度が高くなるほど分光放射照度が高くなり、冷却能力も増加することが分かる。
【００３２】
図４は、第１の実施形態による太陽光発電ユニット１を構成する熱放射部材１１の温度が（ａ）３５０Ｋ、（ｂ）３３０Ｋ、（ｃ）３００Ｋ、および（ｄ）２８０Ｋである場合の分光放射照度の波長分布と、太陽光の分光放射照度の波長分布との交点部分を示すグラフである。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、熱放射部材１１の温度が３５０Ｋ（約７７℃）の場合、交点の波長は約３３００ｎｍである。この場合、熱放射部材１１の輻射率が０．８、および反射層１２の反射率が０．７５であると仮定し、所定波長を５μｍ（５０００ｎｍ）とした場合の冷却能力は、３１８Ｗｍ-2となる。同様に、図４（ｂ）に示すように、熱放射部材１１の温度が３３０Ｋ（約５７℃）の場合、交点の波長は約４１３０ｎｍである。この場合の冷却能力は、上述と同様の仮定条件下では、１８３Ｗｍ-2になる。さらに、図４（ｃ）に示すように、熱放射部材１１の温度が３００Ｋ（約２７℃）の場合、交点の波長は約４６００ｎｍである。この場合の冷却能力は、上述と同様の仮定条件下では、１７．７Ｗｍ-2になる。また、図４（ｄ）に示すように、熱放射部材１１の温度が２８０Ｋ（約７℃）の場合、交点の波長は約４９００ｎｍである。なお、上述したように、太陽光発電ユニット１における太陽光発電セル１３の温度は、特に夏場においては６０〜８０℃になるなど、高温になる場合が多いことから、熱放射部材１１の温度が２８０Ｋになる状態はほとんど生じないと考えられる。
【００３４】
以上のことから、反射層１２によって反射される光の波長の上限としての所定波長は、図２に示す太陽光における分光放射照度のプロファイルと、熱放射部材１１における分光放射照度のプロファイルとの交点または交点近傍に設定することが望ましい。これにより、冷却効率を最大化できる（図２参照）。さらに、所定波長としては、具体的には、５μｍ、好適には５μｍ以下、より好適には４μｍ以下の波長に設定することが望ましい。すなわち、反射層１２は、典型的には５μｍ以下の波長の光、好適には５μｍ以下の所定波長以下の波長の光、より好適には４μｍ以下の波長の光、さらに好適には４μｍ以下の所定波長以下の波長の光を反射する性質を有することが望ましい。その上で反射層１２は、典型的には５μｍを超えた波長の光、好適には５μｍ以下の所定波長を超えた波長の光、より好適には４μｍを超えた波長の光、さらに好適には４μｍ以下の所定波長を超えた波長の光を透過する性質を有することが望ましい。
【００３５】
反射層１２の材料としては、所定波長以下の光を反射するとともに、所定波長を超えた波長の光を透過または吸収する性質を有する種々の材料を採用できる。反射層１２の材料として具体的には、ゲルマニウム（Ｇｅ）、亜鉛化セレン（ＳｅＺｎ）、カルコゲナイトグラス、アモルファスＳｉ、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、ルチル型酸化チタン（ＴｉＯ2）結晶、酸化シリコン（ＳｉＯ2）層と酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）層との積層膜を複数積層させたフィルム、Ｓｉ、Ｇｅなどの金属もしくは半導体またはそれらの混晶もしくは合金、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5などの金属または半導体の酸化物、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、フッ化バリウム（ＢａＦ2）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）などの金属フッ化物、ポリオレフィン系樹脂シート、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなプリアルキレンを含むポリオレフィン、４フッ化フッ素樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリアルコキシシラン樹脂などを単層または適宜選択した複数の材料からなる積層膜を挙げることができる。なお、反射層１２は、フィルムまたは塗装から構成することが可能であり、フィルムと塗装とは、製造工程や熱放射部材１１の材料に応じて、適宜選択することが可能である。
【００３６】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態においては、熱放射部材１１の主面上に、選択的に太陽光発電セル１３を露出させて設けるとともに、太陽光発電セル１３が設けられていない部分に反射層１２を設け、反射層１２を、所定波長以下の太陽光１４を反射し、熱放射部材１１からの所定波長を超える熱放射１５を透過させるように構成している。これにより、太陽光発電セル１３に照射される太陽光１４によって発電を行うことができるとともに、反射層１２に照射される太陽光１４のうちの加熱に寄与する波長の光のほとんどが反射されつつ、熱放射部材１１からの熱放射１５によって熱を外部に放出できるので、温度が上昇した太陽光発電セル１３の熱を熱放射部材１１に熱伝導させて効率良く外部に放射することができ、太陽光発電ユニット１における冷却を効率良く行うことができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による太陽光発電ユニットについて説明する。図５は、第２の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。図５に示すように、第２の実施形態による太陽光発電ユニット２は、熱放射部材１１の一主面上に反射層１２が設けられているとともに、反射層１２上に選択的に太陽光発電セル１３が露出して設けられている。第２の実施形態においては、太陽光発電ユニット２に太陽光１４が照射されると、太陽光発電セル１３によって発電が行われる一方、反射層１２によって太陽光１４のほとんどは反射される。この場合、太陽光発電セル１３において発熱して、生じた熱は反射層１２を介して熱放射部材１１に熱伝導される。熱放射部材１１は、太陽光１４のうちの加熱に寄与する波長の光のほとんどが反射層１２によって反射されて到達しない上に、熱放射１５によって熱が放射されるため、冷却される。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００３８】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による太陽光発電ユニットについて説明する。図６は、第３の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。図６に示すように、第３の実施形態による太陽光発電ユニット３は、熱放射部材１１の一主面上に選択的に太陽光発電セル１３が配置されているとともに、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられている。さらに、太陽光発電ユニット３においては、熱放射部材１１に対して太陽光発電セル１３が設けられた主面側とは反対側の裏面側に、循環冷媒流路部１６が接するように設けられている。
【００４０】
図７は、第３の実施形態による循環冷媒流路部１６の一例を示す平面図である。図７に示すように、循環冷媒流路部１６は、一方の側の一端側から他端側、および他端側から一端側に向かって往復する流路１６ａを有して構成され、流路１６ａの内部に冷媒を流動可能に構成されている。冷媒としては、例えば水や、アルコールまたはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などを主成分とした不凍液（ＬＬＣ）などを採用することができる。冷媒には、循環冷媒流路部１６と接している対象物、第３の実施形態においては熱放射部材１１の熱が熱伝導される。これにより、熱放射部材１１が冷却される。
【００４１】
図６に示すように、太陽光発電ユニット３に太陽光１４が照射されると、太陽光発電セル１３によって発電が行われる一方、反射層１２によって太陽光１４のほとんどは反射される。この場合、太陽光発電セル１３が発熱して、生じた熱は熱放射部材１１に熱伝導される。熱放射部材１１は、太陽光１４のうちの加熱に寄与する波長の光のほとんどが反射層１２によって反射されて到達しない上に、熱放射１５によって熱が放射されて冷却され、さらに循環冷媒流路部１６によって冷却される。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４２】
第３の実施形態によれば、熱放射部材１１の一主面上に選択的に太陽光発電セル１３が設けられているとともに、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられていることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、熱放射部材１１の裏面上に循環冷媒流路部１６が設けられていることにより、熱放射部材１１をさらに冷却できるので、太陽光発電セル１３をより一層効率良く冷却できる。
【００４３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態による太陽光発電ユニットについて説明する。図８は、第４の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。図８に示すように、第４の実施形態による太陽光発電ユニット４は、第２の実施形態と同様に、熱放射部材１１の一主面上に反射層１２が設けられているとともに、反射層１２上に選択的に太陽光発電セル１３が設けられている。その他の構成は、第３の実施形態と同様である。
【００４４】
第４の実施形態によれば、第１、第２、および第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態による太陽光発電ユニットについて説明する。図９は、第５の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。図９に示すように、第５の実施形態による太陽光発電ユニット５は、熱放射部材１１の一主面上に、第３の実施形態による循環冷媒流路部１６（図７参照）が設けられている。循環冷媒流路部１６上には、選択的に太陽光発電セル１３が設けられているとともに、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられている。循環冷媒流路部１６内に流れる冷媒には、循環冷媒流路部１６と接している対象物、第５の実施形態においては太陽光発電セル１３に生じた熱が熱伝導される。これにより、太陽光発電セル１３が冷却される。
【００４６】
図９に示すように、太陽光発電ユニット５に太陽光１４が照射されると、太陽光発電セル１３によって発電が行われる一方、反射層１２によって太陽光１４のほとんどは反射される。この場合、太陽光発電セル１３が発熱し、生じた熱は循環冷媒流路部１６に熱伝導される。循環冷媒流路部１６は、太陽光１４のうちの加熱に寄与する波長の光のほとんどが反射層１２によって反射されて到達しないため、温度の上昇が抑制される。さらに、熱放射部材１１は熱放射１５によって冷却され、さらに循環冷媒流路部１６も冷却する。すなわち、太陽光発電セル１３は、直接的には循環冷媒流路部１６によって冷却される一方、間接的には熱放射部材１１によっても冷却される。その他の構成は、第１および第３の実施形態と同様である。
【００４７】
第５の実施形態によれば、循環冷媒流路部１６の一主面上に選択的に太陽光発電セル１３が設けられ、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられていることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、熱放射部材１１と太陽光発電セル１３との間に循環冷媒流路部１６が設けられていることにより、循環冷媒流路部１６によって太陽光発電セル１３を冷却し、太陽光発電セル１３からの熱を熱放射部材１１に熱伝導させることができるので、太陽光発電セル１３をより一層効率良く冷却できる。
【００４８】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態による太陽光発電ユニットについて説明する。図１０は、第６の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。図１０に示すように、第６の実施形態による太陽光発電ユニット６は、熱放射部材１１の一主面上に循環冷媒流路部１６および反射層１２が順次積層されて設けられている。反射層１２上には、第２の実施形態と同様に、選択的に太陽光発電セル１３が露出して設けられている。その他の構成は、第５の実施形態と同様である。
【００４９】
第６の実施形態によれば、第１〜第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態による太陽光発電ユニットについて説明する。図１１は、第７の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。図１１に示すように、第７の実施形態による太陽光発電ユニット７は、熱放射部材１１の一主面上に選択的に太陽光発電セル１３が設けられているとともに、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられている。さらに、太陽光発電ユニット７においては、熱放射部材１１に対して太陽光発電セル１３が設けられた側に、集光レンズ１７が設けられている。集光レンズ１７によって、太陽光発電ユニット７に照射される太陽光１４を太陽光発電セル１３に集光可能に構成されている。これにより、太陽光発電ユニット７に照射される太陽光１４のほとんどが太陽光発電セル１３に集光されるので、反射層１２に照射される太陽光１４を低減できる。
【００５１】
図１１に示すように、太陽光発電ユニット７に太陽光１４が照射されると、集光レンズ１７によって太陽光発電セル１３に太陽光１４が集光される。この場合、太陽光発電セル１３が発熱し、生じた熱は熱放射部材１１に熱伝導される。一方、太陽光の照射方向が変化するなどして一部の太陽光１４が反射層１２に照射されても、反射層１２に照射された太陽光１４のほとんどは反射される。熱放射部材１１は、太陽光１４のうちの加熱に寄与する波長の光のほとんどが反射層１２によって反射されて到達しない上に、熱放射１５によって熱が放射されるため、冷却される。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
第７の実施形態によれば、熱放射部材１１の一主面上に選択的に太陽光発電セル１３が設けられているとともに、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられていることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、集光レンズ１７が設けられていることにより、太陽光発電セル１３に太陽光１４の多くが集光されるので、反射層１２が設けられた領域に照射される太陽光１４を低減できる。これにより、熱放射部材１１に到達する太陽光１４をさらに低減できるので、熱放射部材１１による太陽光発電セル１３の冷却効率をより一層向上できる。
【００５３】
（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態による太陽光発電ユニットについて説明する。図１２は、第８の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。図１２に示すように、第８の実施形態による太陽光発電ユニット８は、熱放射部材１１の一主面上に選択的に太陽光発電セル１３が設けられているとともに、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられている。さらに、太陽光発電ユニット８においては、熱放射部材１１の裏面側と、反射層１２および太陽光発電セル１３からなる層の側部とを覆うように、断熱部材１８が設けられている。断熱手段としての断熱部材１８は、例えば、グラスウール、ロックウール、ウレタンフォームなどから構成される。断熱部材１８によって、太陽光発電セル１３以外からの熱放射部材１１への熱伝導が抑制される。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５４】
第８の実施形態によれば、熱放射部材１１の一主面上に選択的に太陽光発電セル１３が設けられているとともに、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられていることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、断熱部材１８が設けられていることにより、太陽光発電セル１３以外からの熱放射部材１１への熱伝導が抑制されるので、熱放射部材１１による太陽光発電セル１３の冷却効率をより一層向上できる。
【００５５】
（第９の実施形態）
次に、本発明の第９の実施形態による太陽光発電ユニットについて説明する。図１３は、第９の実施形態による太陽光発電ユニットを模式的に示す断面図である。図１３に示すように、第９の実施形態による太陽光発電ユニット９は、熱放射部材１１の一主面上に選択的に太陽光発電セル１３が設けられているとともに、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられている。さらに、太陽光発電ユニット９においては、熱放射部材１１の太陽光発電セルが設けられていない部分に、外部からの光を反射可能に構成された鏡面部材１９が設けられている。具体的に、鏡面部材１９は、熱放射部材１１の裏面側に設けられている。鏡面部材１９は、外部からの光を反射可能に構成された、例えばガラスなどからなる。鏡面部材１９によって、熱放射部材１１に裏面側から照射される光を反射できるので、太陽光発電セル１３以外からの熱放射部材１１への熱伝導を抑制できる。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５６】
第９の実施形態によれば、熱放射部材１１の一主面上に選択的に太陽光発電セル１３が設けられているとともに、太陽光発電セル１３が配置されていない部分に反射層１２が設けられていることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、鏡面部材１９が設けられていることにより、太陽光発電セル１３以外からの熱放射部材１１への熱伝導を抑制できるので、熱放射部材１１による太陽光発電セル１３の冷却効率をより一層向上できる。
【００５７】
（第１０の実施形態）
次に、本発明の第１０の実施形態による太陽光発電装置について説明する。第１０の実施形態による太陽光発電装置は、第１〜第９の実施形態による太陽光発電ユニット１〜９を搭載可能に構成された太陽光発電ユニット架台を備えて構成される。太陽光発電ユニット架台としては、例えば、仰角が２軸で回転したり、仰角および方位角をそれぞれ１軸ずつ回転させたりすることによって、いわゆる首振りが可能に構成された架台を用いることができる。さらに、太陽光発電装置は制御部を有し、制御部による太陽の軌道計算によって、日付および時刻に応じて太陽の方位角および仰角を計算する。太陽光発電装置の制御部は、計算した太陽の軌道計算に基づいて、太陽光発電ユニット１〜９の太陽光発電セル１３の面が太陽光１４の照射方向を追尾可能となるように、太陽光発電ユニット架台を、その旋回位置や旋回角および仰角を決定して動作させる。なお、太陽の軌道計算を行う代わりに、光センサを用いて太陽光１４の照射方向を検出して、架台の面を追尾させるように構成しても良い。また、仰角のみを変化させる１軸で回転する太陽光発電装置としても良い。
【００５８】
第１０の実施形態によれば、第１〜第９の実施形態による太陽光発電ユニット１〜９を搭載して、太陽光１４の照射方向を追尾可能な太陽光発電装置を得ることができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた数値や材料はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値や材料を用いても良く、本発明は、上述した実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により限定されることはない。
【００６０】
例えば、上述した第３の実施形態における循環冷媒流路部１６はあくまでも一例に過ぎず、冷媒を循環させて流路内を流動させる構成であれば、種々の構成や形状を採用することができる。例えば、第３の実施形態による太陽光発電ユニット３において、反射層１２と熱放射部材１１との間に、部分的に循環冷媒流路部をさらに設けた構成にすることも可能である。また、第３〜第６の実施形態による循環冷媒流路部１６の配置は、可能な範囲で適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１，２，３，４，５，６，７，８，９  太陽光発電ユニット
１１  熱放射部材
１２  反射層
１３  太陽光発電セル
１４  太陽光
１５  熱放射
１６  循環冷媒流路部
１６ａ  流路
１７  集光レンズ
１８  断熱部材
１９  鏡面部材
【図１】
2019220506.tif 000003
【図２】
2019220506.tif 000004
【図３】
2019220506.tif 000005
【図４】
2019220506.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019220506.tif 000008
【図７】
2019220506.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019220506.tif 000011
【図１０】
2019220506.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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