(57)【要約】  太陽集光器（１００、２００、３００）が、疎水性の表面（１１２、２１２、３１６）を有する板構造（１１０、２１０、３１０）で実装される。板構造（１１０、２１０、３１０）は、可視光に対し透明である。流体が板構造（１１０、２１０、３１０）の疎水性の表面（１１２、２１２、３１６）上にスプレーされ、流体は疎水性の表面（１１２、２１２、３１６）上に液滴（７１０）を形成する。液滴（７１０）は、実質的に全ての角度の入射太陽放射を捕捉し、集光された太陽放射を多数のソーラーセルに供給する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板構造を含み、
前記板構造が、可視光に対し透明であり、かつ第１および第２の領域を有し、
前記第１の領域が下方にありかつ前記第２の領域に接し、前記第２の領域が前記第１の領域よりも大きな疎水性を有する、
疎水性の太陽集光器。
【請求項２】
前記板構造が、複数の横方向に隣接する第２の領域を含み、当該複数の横方向に隣接する第２の領域が、前記第１の領域に接し、前記第１の領域よりも疎水性が大きく、かつ互いに完全に離間してある、請求項１に記載の疎水性の太陽集光器。
【請求項３】
前記第２の領域の各々が前記第１の領域に取付けられる、請求項２に記載の疎水性の太陽集光器。
【請求項４】
前記第２の領域の各々が前記第１の領域の荒らされた領域である、請求項２に記載の疎水性の太陽集光器。
【請求項５】
可視光に対し透明であり、かつ第１および第２の領域を有する板構造であって、前記第１の領域が下方にありかつ前記第２の領域に接し、前記第２の領域が前記第１の領域よりも大きな疎水性を有する、前記板構造と、
前記板構造に接し、複数のソーラーセルを含むソーラー構造と、
を有するソーラーパネル。
【請求項６】
前記板構造が、複数の横方向に隣接する第２の領域を含み、当該複数の横方向に隣接する第２の領域が、前記第１の領域に接し、前記第１の領域よりも疎水性が大きく、かつ互いに完全に離間してある、請求項５に記載のソーラーパネル。
【請求項７】
前記複数の横方向に隣接する第２の領域が、各々が前記板構造の表面に垂直に位置する複数のラインによって複数のソーラーセルに整合され、その結果、各ラインが第２の領域および対応するソーラーセルを通過する、請求項６に記載のソーラーパネル。
【請求項８】
前記第２の領域の各々が前記第１の領域に取付けられる、請求項７に記載のソーラーパネル。
【請求項９】
前記第２の領域の各々が前記第１の領域の荒らされた領域である、請求項７に記載のソーラーパネル。
【請求項１０】
ソーラーパネルの動作方法であって、
予め決められた時間で１日中に複数回、板構造に液体をスプレーすることを含み、前記板構造が、可視光に対し透明であり、かつ外部表面を含み、当該外部表面が疎水性である、方法。
【請求項１１】
前記ソーラーパネルが、前記板構造に接し、複数のソーラーセルを含むソーラー構造を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記板構造が、第１および第２の領域を有し、前記第１の領域が下方にありかつ前記第２の領域に接し、前記第２の領域が前記第１の領域よりも大きな疎水性を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記板構造が、複数の横方向に隣接する第２の領域を含み、当該複数の横方向に隣接する第２の領域が、前記第１の領域に接し、前記第１の領域よりも疎水性が大きく、かつ互いに完全に離間してある、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
太陽集光器を形成する方法であって、
板構造の表面に疎水性領域を形成することを含み、
前記板構造が可視光に対し透明であり、前記疎水性領域が可視光に対し透明である、方法。
【請求項１５】
前記疎水性領域を形成することが、前記板構造の表面に接するポリマーを形成することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
疎水性領域を形成することが、前記板構造の表面を荒らすことを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記疎水性領域を形成することが、
前記板構造の表面にパターンを置き、当該パターンがパターンを介して延在する複数の開口を含み、
前記パターンおよび板構造の表面に接しかつ複数の開口を充填するポリマーを形成し、
前記パターンを除去することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記疎水性領域を形成することが、
前記板構造の表面にパターンを置き、当該パターンがパターンを介して延在する複数の開口を含み、
前記パターンによって露出された板構造の表面をエッチングし、前記板構造の表面を粗くし、
前記パターンを除去することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記体構造がガラスである、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記板構造がプラスチックである、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽集光器に関し、特に、疎水性の太陽集光器と疎水性の太陽集光器の使用方法および形成方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽集光器は、広いエリアの光を、より小さなエリアに集光する装置である。太陽集光器により出力される集光された光は、より小さなエリアに供給される熱を増加させる。そのため、太陽集光器は、タービンを駆動する流体を加熱するためのタービンと共に使用される。
【０００３】
集光された光はまた、光子の密度を増加させる。そのため、太陽集光器は、より多くの光子をパネル内の光起電セルに向け、それによってセルの効率を増大させるソーラーパネルと共に使用される。しかしながら、太陽集光器によって発生された熱は効率を下げ、また、ソーラーパネルを溶融させたり、ソーラーパネルにその他の損傷を引き起こしたりする恐れがある。その結果、太陽集光器によって発生された熱を放散させるために、ソーラーパネルは冷却されなければならない。
【０００４】
太陽集光器は、通常、ミラーと、捕捉された空気と、レンズとの配置で実現される。さらに、同一の焦点を維持するために、太陽集光器は、太陽が空を横断するにつれて太陽を追いかける追跡システムに搭載される。しかしながら、これらの追跡システムは、大規模な先行資本投資と、より高額な維持費とを必要とし、かつ、隣接するソーラーパネルがお互いを陰にしないために、より多くの土地を必要とする。それゆえ、冷却の必要性、大規模な先行資本投資、より高額な維持費、および増大する土地の必要性のために、太陽集光器は、大量生産への移行に成功していない。
【０００５】
太陽光集光への別のアプローチは、非特許文献１で説明されているが、有機太陽集光器を使用することである。有機太陽集光器は、太陽光を吸収しかつ好ましい波長をガラス板に向けて再放出する有機染料の薄い被膜を利用する。光は、無機ソーラーセルが光を集光するように配置されたガラス板の端へ向けられて集光される。
【先行技術文献の開示】
【０００６】
【非特許文献１】Currie et al., “High-Efficiency Organic Solar Concentrators for Photovoltaics”, Science, Vol. 321, No. 5886, July 2008, pp. 226-228.
【０００７】
Currie等によって議論された有機太陽集光器の利点のひとつは、有機太陽集光器が冷却を必要としないことである。別の利点は、複雑な太陽追跡メカニズムを用いることなく、有機太陽集光器がソーラーパネルに毎日、一日中、最大限可能なエネルギー量を生成させることである。
【０００８】
しかしながら、Currie等により議論された有機太陽集光器のひとつの欠点は、集光器に使用される有機染料の実証された寿命が約１０年であることである。しかしながら、たいていのソーラーパネルは、従来の電力源と経済的互換性をもたせるために、２０年あるいは２５年の寿命を必要とする。従って、有機太陽集光器の染料被覆されたガラスは、製品のライフサイクル中に、複数回交換されなければならず、それによりこのアプローチのコストが著しく増加する。
【０００９】
その結果、安価で、冷却および太陽追跡メカニズムを必要とせず、かつ、製品のライフサイクル中に部品の交換の必要がない太陽集光器の必要性がある。
【発明の開示】
【００１０】
本発明の太陽集光器は、集光される太陽放射をソーラーセルへ提供する。本発明の太陽集光器は板構造を含む。板構造は、可視光に対して透明であり、かつ第１の領域と第２の領域とを有する。第１の領域は下方にあり、かつ第２の領域に接する。第２の領域は、第１の領域よりも高い疎水性を有する。
【００１１】
本発明のソーラーパネルは、板構造とソーラー構造とを含む。板構造は、可視光に対して透明であり、かつ第１の領域と第２の領域とを有する。第１の領域は下方にあり、かつ第２の領域に接する。第２の領域は第１の領域よりも高い疎水性を有する。ソーラー構造は、板構造に接する。ソーラー構造は、複数のソーラーセルを含む。
【００１２】
本発明のソーラーパネルを動作させる方法は、１日に複数回、板構造上に液体をスプレーすることを含む。板構造は、可視光に対して透明であり、かつ外部表面を有する。外部表面は疎水性である。
【００１３】
本発明の太陽集光器の形成方法は、板構造の表面上に疎水性領域を形成することを含む。板構造は、可視光に対して透明である。疎水性の領域は可視光に対して透明である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明による疎水性の太陽集光器１００の一例を説明する断面図である。
【図２】図２は、本発明による疎水性の太陽集光器２００の一例を説明する断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による疎水性の太陽集光器３００の一例を説明する図であり、平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による疎水性の太陽集光器３００の一例を説明する図であり、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による疎水性の太陽集光器４００の一例を説明する図であり、ソーラーパネル４００の平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による疎水性の太陽集光器４００の一例を説明する図であり、図４Ａの線４Ｂ−４Ｂに沿ったソーラーパネル４００の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明による疎水性のソーラーパネル５００の一例を説明する図であり、ソーラーパネル５００の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明による疎水性のソーラーパネル５００の一例を説明する図であり、図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿ったソーラーパネル５００の断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明による疎水性のソーラーパネル６００の一例を説明する図であり、ソーラーパネル６００の平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明による疎水性のソーラーパネル６００の一例を説明する図であり、図６Ａの線６Ｂ−６Ｂに沿ったソーラーパネル６００の断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明による疎水性のソーラーパネル６００の一例を説明する図であり、図６Ａの線６Ｃ−６Ｃに沿ったソーラーパネル６００の断面図である。
【図７】図７は、本発明による集光器１００、２００、および３００の動作を説明する疎水性の太陽集光器３００の一部の断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明による疎水性の太陽集光器３００を形成する方法を説明する断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明による疎水性の太陽集光器３００を形成する方法を説明する断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明による疎水性の太陽集光器３００を形成する方法を説明する断面図である。
【本発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明による疎水性の太陽集光器１００の一例を説明する断面図を示す。図１に示されるように、疎水性の太陽集光器１００は、可視光に対して透明である板構造１１０を含む。板構造１１０は、長さＬ、幅Ｗ、幅Ｗよりも実質的に小さい厚さＴを有する。
【００１６】
さらに、本発明によれば、板構造１１０は、疎水性の外部表面１１２を有する。必須ではないが、板構造１１０の外部表面１１２は超疎水性であることが好ましい。超疎水性の表面とは、当該表面に接する液滴が９０度より大きな接触角を有する表面である。
【００１７】
板構造１１０は、例えば、デュポン社で製造されたポリアミドである、ザイテルＨＴＮ（Zytel HTN）のような高温プラスチックなどのプラスチックで実装され得る。高温プラスチックは、可視光に対して透明であり、かつ疎水性である。その結果、プラスチックは、疎水性の外部表面を有する。
【００１８】
図２は、本発明による疎水性の太陽集光器２００の一例を説明する断面図を示す。図２に示されるように、疎水性の太陽集光器２００は、可視光に対して透明である板構造２１０を含む。板構造２１０は、長さＬ、幅Ｗ、幅Ｗよりも実質的に小さい厚さＴを有する。
【００１９】
さらに、板構造１１０のように、板構造２１０は疎水性の外部表面２１２を有する。必須ではないが、板構造２１０の外部表面２１２は超疎水性であることが好ましい。加えて、板構造２１０はまた、第１の領域２１４と、第１の領域２１４に接する第２の領域２１６とを含む。第１の領域２１４は第２の領域２１６の下にあり、第２の領域２１６は、第１の領域２１４よりも高い疎水性を有する。
【００２０】
板構造２１０は、多くの種々の方式で実装され得る。例えば、第１の領域２１４は、可視光に対して透明であるガラスで実装され得、第２の領域は、ガラスに貼り付けられた、有機ベースの透明な疎水性の材料で実装され得る。疎水性でありかつ可視光に対して透明な有機ベースの材料である、ポリプロピレンなどのポリマーが、ガラスに貼り付けられ得る。その結果、上にある有機ベースの透明な疎水性材料を備えたガラスは、疎水性の外部表面を有する。
【００２１】
加えて、第１の領域２１４がガラスであり、かつ第２の領域２１６が有機ベースの透明な疎水性の材料であるとき、ガラスが親水性であるので、第２の領域２１６は第１の領域２１４よりも高い疎水性を有する。言い換えると、ガラスには疎水性がない。それゆえ、有機ベースの透明な疎水性の材料の第２の領域は、疎水性がないガラスの第１の領域よりも高い疎水性を有する。
【００２２】
代替的に、第１の領域２１４はガラスで実装することができ、第２の領域２１６は、微細なサンドペーパーのような粗化された表面を有する、ガラスの荒らされた領域で実装され得る。ガラスは親水性であって疎水性はないけれども、荒らされたガラスの表面は疎水性である。その結果、荒らされた外部表面を備えたガラスは、疎水性の外部表面を有する。
【００２３】
また、第１の領域２１４がガラスであり、かつ第２の領域２１６がガラスの荒らされた領域であるとき、ガラスが親水性でありかつ荒らされたガラスが疎水性であるので、第２の領域２１６は、第１の領域２１４よりも高い疎水性を有する。このように、荒らされたガラスの第２の領域は、疎水性を有さないガラスの第１の領域よりも高い疎水性を有する。
【００２４】
代替的に、第１の領域２１４は、ザイテルＨＴＮのような高温プラスチックなどのプラスチックで実装され得、第２の領域２１６は、ポリプロピレンのようなポリマーなど、プラスチックに取付けられる、有機ベースの透明な疎水性の材料で実装され得る。その結果、上にある有機ベースの透明な疎水性の材料を有するプラスチックは、疎水性の外部表面を有する。
【００２５】
さらに、第１の領域２１４がプラスチックであり、かつ第２の領域２１６が有機ベースの透明な疎水性の材料であるとき、第２の領域２１６は、プラスチックよりも高い疎水性を有するよう有機ベースの透明な疎水性の材料を選択することによって、第１の領域２１４よりも高い疎水性を持つことができる。例えば、ポリプロピレンなどのポリマーは、高温プラスチックのザイテルＨＴＮよりも高い疎水性を有する。このように、有機ベースの透明な疎水性の材料の第２の領域が、プラスチックの第１の領域よりも高い疎水性を有することができる。
【００２６】
代替的に、第１の領域２１４は、ザイテルＨＴＮのような高温プラスチックといったプラスチックで実装され得、第２の領域２１６は、細かいサンドペーパーのような粗化された表面を有する、プラスチックの荒らされた領域として実装され得る。荒らされたプラスチック表面は疎水性である。その結果、荒らされた外部表面を備えたプラスチックは、疎水性の外部表面を有する。
【００２７】
また、第１の領域２１４がプラスチックであり、かつ第２の領域２１６がプラスチックの荒らされた領域であるとき、荒らされたプラスチックが荒らされていないプラスチックよりも高い疎水性を有するので、第２の領域２１６は、第１の領域２１４よりも高い疎水性を有する。それゆえ、荒らされたプラスチックの第２の領域が、荒らされていないプラスチックの第１の領域よりも高い疎水性を有する。
【００２８】
図３Ａ〜図３Ｂは、本発明による疎水性の太陽集光器３００の一例を説明する図を示す。図３Ａは平面図を示し、図３Ｂは、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿った断面図を示す。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、疎水性の太陽集光器３００は、可視光に対して透明である板構造３１０を含む。加えて、板構造３１０は、外部表面３１２と、長さＬと、幅Ｗと、幅Ｗよりも実質的に小さい厚さＴとを有する。
【００２９】
さらに、板構造３１０はまた、第１の領域３１４と、第１の領域３１４に接する、多数の完全に離間された第２の領域３１６とを有する。第２の領域３１６の各々は、第１の領域３１４よりも高い疎水性を有する。必須ではないが、第２の領域３１６の各々は超疎水性であることが好ましい。
【００３０】
板構造３１０は多くの種々の方式で実装され得る。例えば、第１の領域３１４と、各第２の領域３１６とは、第１の領域２１４および第２の領域２１６を実装するために用いられ得るのと同じ組合せで実装され得る。従って、第１の領域３１４はガラスで実装され得、各第２の領域３１６は、ガラスに貼り付けられる、有機ベースの透明な疎水性の材料で実装され得る。
【００３１】
代替的に、第１の領域３１４はガラスで実装され得、各第２の領域３１６は、細かいサンドペーパーのような粗化された表面を有する、ガラスの荒らされた領域で実装され得る。それゆえ、第１の領域３１０がガラスで実装されるとき、板構造３１０は、疎水性の外部表面と、親水性の外部表面とを有する。
【００３２】
代替的に、第１の領域３１４は、ザイテルＨＴＮのような高温プラスチックなどのプラスチックで実装され得、第２の領域３１６の各々は、ポリプロピレンのようなポリマーなどの、プラスチックに貼り付けられる、有機ベースの透明な疎水性の材料で実装され得る。代替的に、第１の領域３１４は、ザイテルＨＴＮのような高温プラスチックなどのプラスチックで実装され得、第２の領域３１６の各々は、細かいサンドペーパーのような粗化された表面を有する、プラスチックの荒らされた領域として実装され得る。それゆえ、第１の領域３１０がプラスチックで実装されるとき、板構造３１０は疎水性の外部表面を有する。
【００３３】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明による疎水性の太陽集光器４００の一例を説明する図を示す。図４Ａは、ソーラーパネル４００の平面図を示し、図４Ｂは、図４Ａの線４Ｂ−４Ｂに沿ったソーラーパネル４００の断面図を示す。図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、疎水性のソーラーパネル４００は、疎水性の太陽集光器１００と、疎水性の太陽集光器１００に接するソーラー構造４１０とを含む。
【００３４】
ソーラー構造４１０は、多数の離間された光起電（もしくはソーラー）セル４１２を含む、従来通り形成されたアッセンブリである。光起電セル４１２は、実用的な電圧および電流レベルを有する電気を生成するように共に電気的に接続される。疎水性の太陽集光器１００を通過する光子を集めて、光電効果によって光子を電気に変換する光起電セル４１２の各々が、ソーラーパネルによって生成される全電気のごく一部を発生させる。
【００３５】
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明による疎水性のソーラーパネル５００の一例を説明する図を示す。図５Ａは、ソーラーパネル５００の平面図を示し、図５Ｂは、図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿ったソーラーパネル５００の断面図を示す。図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、疎水性のソーラーパネル５００は、疎水性の太陽集光器２００と、疎水性の太陽集光器２００に接するソーラー構造５１０とを含む。
【００３６】
ソーラー構造５１０は、多数の離間された光起電（もしくはソーラー）セル５１２を含む、従来通り形成されるアッセンブリである。光起電セル５１２は、実用的な電圧および電流レベルを有する電気を生成するように共に電気的に接続される。疎水性の太陽集光器２００を通過する光子を集めて、光電効果によって光子を電気に変換する光起電セル５１２の各々が、ソーラーパネルによって生成される全電気のごく一部を発生させる。
【００３７】
図６Ａないし図６Ｃは、本発明による疎水性のソーラーパネル６００の一例を説明する図を示す。図６Ａはソーラーパネル６００の平面図を示し、図６Ｂは、図６Ａの線６Ｂ−６Ｂに沿ったソーラーパネル６００の断面図を示し、図６Ｃは、図６Ａの６Ｃ−６Ｃ線に沿ったソーラーパネル６００の断面図を示す。図６Ａないし図６Ｃに示されるように、疎水性のソーラーパネル６００は、疎水性の太陽集光器３００と、疎水性の太陽集光器３００に接するソーラー構造６１０とを含む。
【００３８】
ソーラー構造６１０は、第２の領域３１６の数に対応する多数の離間された光起電（もしくはソーラー）セル６１２を含む、従来通り形成されるアッセンブリである。光起電セル６１２は、実用的な電圧および電流レベルで電気を生成するように共に電気的に接続される。疎水性太陽集光器３００の第２の領域３１６を通過する光子を集めて、光電効果によって光子を電気に変換する太陽電池セル６１２の各々が、ソーラーパネルによって生成される全電気のごく一部を発生させる。
【００３９】
図６Ａないし図６Ｃでさらに示されるように、多数の線６１４の各々が、第２の領域３１６と、対応する光起電セル６１２とを通過するように、第２の領域３１６は光起電セル６１２と整合され得る。多数の線６１４の各々は、板３１０の外部表面３１２に対して垂直に置かれる。
【００４０】
図７は、本発明による集光器１００、２００、および３００の動作を示す、疎水性の太陽集光器３００の一部の断面図を示す。動作において、疎水性の第２の領域３１６上に液滴７１０を形成するために液体が板構造３１０の外部表面３１２に周期的に与えられる。
【００４１】
液滴７１０の各々は、疎水性の第２の領域３１６に接する表面７１２と、環境に露される表面７１４とを有する。疎水性の第２の領域３１６上の液滴７１０は、実質的に全ての角度の入射太陽放射を捕捉し、集光された太陽放射を板構造３１０の下にある光起電セルへ供給する。
【００４２】
例えば、図７に示されるように、光線７２０が点Ａで液滴７１０の表面７１４に当たる。光線７２０の一部は表面７１４から反射され、他方で一部は表面７１４を貫通し、光線７２２として伝播する。光線７２２は、屈折により変化した方向で液滴７１０内を伝播し、点Ｂで表面７１２に当たる。光線７２２の一部は表面７１２を貫通し、光線７２４として、板構造３１０の下にある光起電セルに入り、これにより電子正孔対が生成し、他方で光線７２２の一部は、光線７２６として表面７１２で反射される。
【００４３】
光線７２６は点Ｃで表面７１４に当たる。光線７２６の一部は表面７１４を貫通して脱し、他方で光線７２６の一部は光線７２８として表面７１４で反射する。光線７２８は点Ｄで表面７１２に当たる。光線７２８の一部は表面７１２を貫通し、光線７３０として板構造３１０の下にある光起電セルに入り、これにより電子正孔対が生成し、他方で光線７２８の一部は光線７３２として表面７１２で反射する。
【００４４】
光線７３２は点Ｅで表面７１４に当たる。光線７３２の一部分は表面７１４を貫通して脱し、他方で、光線７３２の一部は、光線７３４として表面７１４で反射する。光線７３４は、点Ｆで表面７１２に当たる。光線７３４の一部は表面７１２を貫通し、光線７３６として板構造３１０の下にある光起電セルに入り、これにより電子正孔対が発生し、他方で、光線７３４の一部は光線７３８として表面７１２で反射する。
【００４５】
このように、例えば、集光器１００の外部表面１１２、集光器２００の第２の領域２１６、あるいは集光器３００の第２の領域３１６といった疎水性の表面上の液滴により提供される複数の内部反射のために、オリジナルの光線の大部分が、太陽集光器１００、２００、および３００により捕捉される。
【００４６】
疎水性の太陽集光器１００、２００、または３００がなければ、光線が発生させる電子正孔対はずっと少ないであろう。それゆえ、疎水性の太陽集光器１００、２００、および３００は、実質的にすべての角度の入射太陽放射を捕捉し、その捕捉された太陽放射を光起電セルに向ける。
【００４７】
周期的に与えられる液体は、高い表面張力の液体とし得、これは、大きな分子間力と、概して大きな極性（物質をそれ自身に溶解する能力）とを有する。高い表面張力を有する液体を用いることが望ましいが、これは必須ではなく、低い表面張力の液体を用いてもよい。（エタノールやジエチルエーテルのような低い表面張力を有する液体が、表面の汚れを分解しかつ粗い表面上で球形になるように用いられ得る。）
【００４８】
液滴３１０を形成するために用いられる液体は、下記の表に示されるように、多数の種々の液体で実装され得る。
【表１】
2013538465.tif 000003
【００４９】
加えて、集光器の外部表面上の堆積した埃や汚れを容易に分解する液体を用いることが好ましいが、これは必須ではなく、堆積した埃や汚れを容易には分解しづらい液体を用いてもよい。低コストでありかつ入手が容易であるという理由から、水が好ましい液体である。
【００５０】
液体は、例えば霧吹器もしくはスプレー等で自動的に、あるいは、例えばホースで手動で与えられ得る。液体は、毎日、所定の時間に複数回、板構造上に噴霧されるかあるいはスプレーされ、その結果、太陽からの放射が捕捉され得る時間中に、液滴が実質的にいつも疎水性の表面上に存在するようにする。例えば、太陽が出ている間、一定のタイムスケジュールで、例えば、１０分おき、あるいは計算された蒸発速度に基づき（例えば、温度、湿度、および風速に基づいて）、液体が与えられ得る。
【００５１】
液体が球形を成し、かつ疎水性の表面上に液滴を形成する限り、液体は、単一の流速で、あるいは異なる流速で与えられ得る。例えば、堆積した埃や汚れを除去するために大きな流速を用いることができ、疎水性の表面上に液滴を形成するために小さな流速が後に続く。
【００５２】
本発明の利点の１つは、本発明が、光起電セルを冷却する必要性をなくしていることである。これは、光起電セルに入る太陽放射が一つの焦点に集中されないためである。例えば、図７の光線７２４、７３０、および７３６は、一つの焦点に集中されない。
【００５３】
本発明の別の利点は、本発明が、空を横切る太陽の動きを追跡する追跡システムを必要としないことである。追跡システムに関連するコストがなくなることに加えて、追跡システムの除去はまた、パネルが隣接するパネルの陰にならないので、与えられた領域に一層高密度のソーラーパネルを可能にする。
【００５４】
疎水性の太陽集光器１００は、デュポン社のザイテルＨＴＮのような高温プラスチックといった、適切な大きさのプラスチックシートを得ることによって形成され得る。疎水性の太陽集光器２００は、ガラス、あるいはデュポン社のザイテルＨＴＮのような高温プラスチックといった、適切な大きさのプレート材料のシートを得、そして、そのプレート材料のシートの頂部表面の疎水性領域を形成することによって形成することができる。
【００５５】
例えば、ポリプロピレンのような有機ベース材料が、プレート材料のシートの上で溶融されて、堆積され得る。代替的に、有機ベース材料を堆積するのではなく、球形を形成する流体のためにプレート材料の表面を粗くするために化学的エッチャントが与えられ得る。エッチングの後に、エッチャントはリンスされる。ガラスあるいは高温プラスチックの表面を粗くするエッチャントは、当技術分野で周知である。表面はまた、例えば、ダイヤモンドソーを使用して機械的に粗くされても良い。
【００５６】
図８Ａないし図８Ｃは、本発明による疎水性の太陽集光器３００の形成方法を説明する断面図を示す。図８Ａに示されるように、当該方法は、適切な大きさのプレート材料８１０のシートを使用し、シート８１０にパターン８１２を付けることによって開始する。可視光に対し透明であるプレート材料８１０のシートは、ガラス、あるいはデュポン社のザイテルＨＴＮのような高温プラスチックといったプラスチックで実装され得る。パターン８１２は、シート８１０の上面を露出させる多数の開口８１４を有する。
【００５７】
これに続いて、図８Ｂに示されるように、疎水性の材料８１６が、パターン８１２の開口８１４を充填するためシート８１０上に堆積される。例えば、ポリプロピレンといった有機ベース材料が、溶融されかつ堆積され得る。図８Ｃに示すように、疎水性の材料８１６が堆積された後、パターン８１２がリフトオフされ、これにより、疎水性の太陽集光器３００を形成するシート８１０の表面に疎水性領域８１８のパターンが残る。
【００５８】
代替的に、有機ベース材料を堆積するのではなく、球形を形成する流体のためにシート８１０の表面を粗くするために化学的エッチャントが与えられ得る。ガラスあるいはプラスチックの表面を粗くするエッチャントは、当技術分野で周知である。この場合、パターン８１２は、エッチャントに対して耐性がなければならない。
【００５９】
エッチングに続いて、エッチャントがリンスされ、パターン８１２が従来の方法で除去され、これにより、疎水性の太陽集光器３００を形成するシート８１０の表面に疎水性の荒らされた領域８２０のパターンが残る。シート８１０の表面は、疎水性の太陽集光器３００を形成するために、例えばダイヤモンドソーを用いる治具やパターンを使用して、あるいは使用しないで、機械的に粗くされても良い。
【００６０】
疎水性の太陽集光器１００、２００、および３００は、ソーラー構造４１０、５１０、および６１０のようなソーラー構造に貼り付けられて、疎水性のソーラーパネルを形成する。代替的に、図４Ａないし図４Ｃで説明されたステップが、既に使用されているソーラーパネルのような、既存のソーラーパネルの上板の表面に適用され得る。それゆえ、本発明の疎水性の太陽集光器は、既に使用中の装置に後から組み込まれ得るか、あるいは、大量生産工程の一部として、新たなソーラーパネルに適用される最終処理として使用され得る。
【００６１】
このように、入射太陽放射を集光する、安価な信頼性のある方法を提供し、これにより、ソーラーパネルの変換効率を改善する、疎水性の太陽集光器、疎水性の太陽集光器の使用方法、および疎水性の太陽集光器の製造方法が記載されている。加えて、本発明の疎水性の太陽集光器は、高価な部品や電子機器を必要としない。
【００６２】
上記記載は、本発明の例であって、ここに記載される本発明のさまざまな代替物が、本発明を実施するにあたって採用され得ることが理解されるべきである。それゆえ、以下の請求項が本発明の範囲を規定し、かつこれらの請求項の範囲内の構造および方法とそれらの均等物が含まれることを意図するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【国際調査報告】
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