(57)【要約】【課題】高効率の光起電力システムを提供する。【解決手段】光起電力システム１００は、上面１０３を有する光起電力モジュール１０１を含む。流体堆積ユニット１１７が、光起電力モジュール１０１の上面１０３に流体の層を堆積させるように配置される。流体収集ユニット１２３が、光起電力モジュール１０１の上面１０３に堆積された流体を収集するように配置される。流体容器１０９が、流体収集ユニット１２３からの流体を受けるように接続される。ポンプ１１３が、流体を流体容器１０９から流体堆積ユニット１１７へ供給するように接続される。【選択図】図１
2015012800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を有する光起電力モジュール、
前記光起電力モジュールの前記上面に流体の層を堆積させるように配置された流体堆積ユニット、
前記光起電力モジュールの前記上面に堆積された流体を収集するように配置された流体収集ユニット、
前記流体収集ユニットからの流体を受けるように接続された流体容器、および、
流体を前記流体容器から前記流体堆積ユニットへ供給するように接続されたポンプ、
を含む光起電力システム。
【請求項２】
前記ポンプに電力を供給するように接続されたコントローラを含む請求項１に記載の光起電力システム。
【請求項３】
前記流体収集ユニットにより収集された流体をろ過するように配置されたろ過ユニットを含む請求項１に記載の光起電力システム。
【請求項４】
前記流体収集ユニットにより収集された流体から熱を取り出すように配置された熱取り出しユニット（heat extraction unit）を含み、前記熱取り出しユニットが、前記流体収集ユニットにより収集された前記流体から取り出した熱を電力に変換する、請求項１に記載の光起電力システム。
【請求項５】
前記流体の屈折率が、前記光起電力モジュールの前記上面の屈折率より小さい、請求項１に記載の光起電力システム。
【請求項６】
前記コントローラが、前記光起電力モジュールの温度および前記流体容器中の前記流体の温度に基づいて前記ポンプに電力を供給する、請求項２に記載の光起電力システム。
【請求項７】
それぞれが上面を有する複数の光起電力モジュール、
前記光起電力モジュールの前記上面に流体の層を堆積させるように配置された複数の流体堆積ユニット、および、
前記光起電力モジュールの前記上面に堆積された流体を収集するように配置された複数の流体収集ユニット、
を含み、
前記流体容器が、前記流体収集ユニットからの流体を受けるように接続されており、かつ
前記ポンプが、流体を前記流体容器から前記流体堆積ユニットへ供給するように接続されている、
請求項１に記載の光起電力システム。
【請求項８】
上面を有する光起電力モジュールを含む光起電力システムの効率を向上させる方法であって、
前記光起電力モジュールの前記上面に流体を流動させることを含む方法。
【請求項９】
前記流体の屈折率が、前記光起電力モジュールの前記上面の屈折率より小さい、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記流動させることが、
前記上面に前記流体を堆積させること、
前記上面に堆積された前記流体を収集すること、
前記収集された流体を前記上面に堆積させるために戻すこと、および、
前記収集した流体を戻す前に、前記収集した流体を冷却すること、
を含む請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１３年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／８４０，６０９号の利益を主張し、その全体が明示的に本明細書に含まれる。
【０００２】
本開示は広く光起電力システム（photovoltaic systems）の分野に関し、より詳細には、電力生産の面で光起電力システムの効率を高める方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
住宅、商業、および公益的応用における太陽光発電システム（photovoltaic electrical generating systems）の市場は、化石燃料および原子力発電システムの代替として成長し続けている。技術の進歩により、電力出力の太陽放射照度に対する比率の面で、光起電力システムの効率は比較的わずかに向上した。しかしながら、技術の改善による漸進的な光起電力効率の向上を覆い隠す非効率性に導く要素が存在する。
【０００４】
光起電力システムは、太陽光（solar irradiance）を電力に変換するものである。しかし太陽光はシステムのパネルを加熱する。システムの光起電力層により生成される電力は高温下で低下する。１℃あたり約−０．２６％から約−０．４８％である光起電力モジュールによる発電の負の温度係数は、より高い温度下で著しい電力損失をもたらす。
【０００５】
非効率性の別の原因は、太陽エネルギーのソーラーパネルのガラス上面での反射率にある。ガラスは透明であるが、約３％から８％というかなりの量の入射光が、光起電力吸収層に達することなく反射される。非効率性のさらなる原因は、単純に、パネル上面におけるダストなどである。ダストは、光起電力吸収層に達する太陽エネルギーの量を減少させると共に、光を吸収することによりパネルの温度を上げてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の問題に鑑みて、本発明は効率の高い光起電力システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
いくつかの実施形態において、光起電力システムは、上面を有する光起電力モジュール、光起電力モジュールの上面に流体の層を堆積させるように配置された流体堆積ユニット（fluid deposition unit）、光起電力モジュールの上面に堆積された流体を収集するように配置された流体収集ユニット、流体収集ユニットからの流体を受けるように接続された流体容器、および、流体を流体容器から流体堆積ユニットへ供給するように接続されたポンプを含む。
【０００８】
いくつかの実施形態において、光起電力システムは、ポンプに電力を供給するように接続されたコントローラを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態において、光起電力システムは、流体収集ユニットにより収集された流体をろ過するように配置されたろ過ユニットを含む。
【００１０】
いくつかの実施形態において、光起電力システムは、流体収集ユニットにより収集された流体から熱を取り出すように配置された熱取り出しユニット（heat extraction unit）を含む。
【００１１】
いくつかの実施形態において、熱取り出しユニットは、流体収集ユニットにより収集された流体から取り出した熱を電力に変換する。
【００１２】
いくつかの実施形態において、流体の屈折率は約１．３〜１．４でもよく、１．３３〜１．４７７４でもよい。
【００１３】
いくつかの実施形態において、流体には水が含まれる。
【００１４】
いくつかの実施形態において、該光起電力システムは、それぞれが上面を有する複数の光起電力モジュール、光起電力モジュールの上面に流体の層を堆積させるように配置された複数の流体堆積ユニット、および、光起電力モジュールの上面に堆積された流体を収集するように配置された複数の流体収集ユニット、を含み、流体容器は流体収集ユニットからの流体を受けるように接続されており、ポンプは流体を流体容器から流体堆積ユニットへ供給するように接続されている。
【００１５】
いくつかの実施形態において、コントローラは、光起電力モジュールの温度に基づいてポンプに電力を供給する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、コントローラは、流体容器中の流体の温度に基づいてポンプに電力を供給する。
【００１７】
いくつかの実施形態において、光起電力システムの効率を向上させる方法は、光起電力モジュールの上面で流体を流動させることを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、流体の屈折率は、光起電力モジュールの上面の屈折率より小さい。
【００１９】
いくつかの実施形態において、流体の屈折率は約１．２３〜１．４でもよく、１．３３〜１．４７７４でもよい。いくつかの実施形態において、流体を流動させることは、上面に流体を堆積させること、上面に堆積された流体を収集すること、および、収集された流体を上面に堆積させるために戻すこと、を含む。
【００２０】
いくつかの実施形態において、該方法は、収集した流体を戻す前に、収集した流体を冷却することを含む。
【００２１】
いくつかの実施形態において、上面を有する光起電力モジュールを含む光発電装置（photovoltaic generator）の効率を向上させるシステムは、光起電力モジュールの上面に流体の層を堆積させるように配置することができる流体堆積ユニット、光起電力モジュールの上面に堆積された流体を収集するように配置することができる流体収集ユニット、流体収集ユニットからの流体を受けるように接続することができる流体容器、および、流体を流体容器から流体堆積ユニットへ供給するように接続することができるポンプを含む。
【００２２】
いくつかの実施形態において、該システムは、ポンプに電力を供給するように接続することができるコントローラを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態において、該システムは、収集ユニットにより収集された流体をろ過するように配置することができるろ過ユニットを含む。いくつかの実施形態において、該システムは、収集ユニットにより収集された流体から熱を取り出すように配置することができる熱取り出しユニットを含む。
【００２４】
いくつかの実施形態において、流体の屈折率は、光起電力モジュールの上面の屈折率より小さい。
【発明の効果】
【００２５】
本開示による方法およびシステムによれば、光起電力パネルの上面を冷却すること、その反射率を低減すること、およびそこからダストなどを除去することによって、電力生産の面で光起電力システムの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
添付の図面と共に読んだときに、以下の詳細な説明から、本開示の態様が最もよく理解される。産業界における標準的な習慣にしたがって、各種特徴は縮尺どおりに描かれていないことを強調しておく。実際に、各種特徴の寸法は、説明を明瞭とすべく任意に大きくまたは小さくされることがある。
【００２７】
【図１】本発明の各種実施形態によるシステムを、斜視図とブロック図とを組み合わせて示す図である。
【図２】本発明の各種実施形態によるモジュールの温度および電力利得の表である。
【図３】空気−ガラス境界面の反射率対波長のプロットである。
【図４】空気−ガラス境界面の反射率対波長対入射角のプロットである。
【図５】空気−水−ガラス境界面の反射率対波長のプロットである。
【図６】空気−水−ガラス境界面の反射率対波長対入射角のプロットである。
【図７】本発明の各種実施形態による各種物質の屈折率の表である。
【図８】本発明の各種実施形態によるプロセスのフローチャートである。
【図９】本発明の各種実施形態による大規模システムを、斜視図とブロック図とを組み合わせて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
この例示的実施形態の記載は、添付の図面と共に読まれるように意図されており、これら図面は明細書全体の一部として見なされるべきものである。本記載において、“下の（lower）”、“上の（upper）”、“水平な（horizontal）”、“垂直な（vertical）”、“上側に（above）”、“下側に（below）”、“上への（up）”、“下への（down）”、“一番上の（top）”および“底の（bottom）”のような相対的な用語、ならびにそれらの派生語（例えば“水平に（horizontally）”、“下方に（downwardly）”、“上方に（upwardly）”など）は、以下に記述される、または論じられている図において示される方向（orientation）を指すものと解釈されなくてはならない。これらの相対的な用語は、説明の便宜のためのものであって、装置が特定の方向に組み立てられ、または操作されなくてはならないということを示さない。連結（coupling）などに関する用語、例えば“接続した（connected）”および“相互接続した（interconnected）”は、明示的に別段の説明がない限り、デバイスまたはノードが直接的または間接的に電気的に交信（electrical communication）する関係のことを指す。
【００２９】
以下の開示は、各種実施態様のそれぞれ異なる特徴を実施するための、多数の異なる実施形態または実施例を提示するものであることが理解される。本開示を簡潔とするために、構成要素および配置の特定の例が以下に記載される。これらはもちろん単なる例にすぎず、限定することが意図されてはいない。本開示では、異なる実施例において参照数字および／または文字を繰り返すことがある。この繰り返しは、簡潔および明瞭とするためになされるのであって、それ自体が、論じられる各種実施形態および／または構成間の関係を決定するものではない。
【００３０】
本開示は、光起電力パネルの上面を冷却すること、その反射率を低減すること、およびそこからダストなどを除去することによって、電力生産（power production）の面で光起電力システムの効率を高める方法およびシステムに関する。
【００３１】
これより図面を参照していく。先ず図１を参照されたい。本開示の各種実施形態による光起電力システムは、概して数字１００で示される。システム１００は光起電力パネル１０１を含む。光起電力パネル１０１は、例えばｃ−Ｓｉ、ａ−Ｓｉ、ＣＩＧＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓなどを含む各種技術により作製され得る光起電力セルのアレイを含む。光起電力セルは、通常、長方形の枠中に保持さているガラスの板の間に挟まれている。よって、光起電力パネル１０１は、上端部１０５から下端部１０７へと下方に傾斜するガラス製の上面１０３を含む。
【００３２】
システム１００は流体タンク１０９を含み、これは大量の流体（例えば水のような液体）を収容するものであり、流体は、以下に詳述される様々な添加剤を含んでいてよい。流体容器またはタンク１０９は、導管１１１によってポンプ１１３に接続される。各種実施形態において、ポンプ１１３は、流体を流体タンク１０９および導管１１１から導管１１５へ送るよう電気的に作動する。導管１１５は、光起電力パネル１０１の上端部１０５上に取り付けられた流体堆積モジュール１１７に接続される。
【００３３】
流体堆積モジュール１１７は、チューブ１１９と、チューブ１１９に沿って間隔をあけて配された複数のスプレーノズル１２１とを含み、これにより光起電力パネル１０１の上面１０３に流体を噴霧する。図１中の点線で示されるように、ノズル１２１から噴霧された流体は、光起電力パネル１０１の上面１０３を上端部１０５から下端部１０７へと流動する。スプレーノズル１２１は、光起電力パネル１０１の上面１０３に、実質的に均一な厚さの流体の層を堆積させるように配置および構成されている。流体層の厚さは、例えば約１０ナノメートル（ｎｍ）から約３ミリメートル（ｍｍ）の範囲とすることができる。
【００３４】
光起電力パネル１０１の上面１０３を流動する流体は、光起電力パネル１０１の下端部１０７の下方に取り付けられた流体収集モジュール１２３中に収集される。流体収集モジュール１２３は、溝（trough）１２５などと、光起電力パネル１０１の上面１０３から収集された流体を流体タンク１０９に戻すように接続された導管１２７と、を含む。
【００３５】
ここまで説明したシステム１００は、流体タンク１０９からポンプ１１３、流体堆積モジュール１１７へ、さらに、光起電力パネル１０１の上面１０３上を通って、流体収集モジュール１２３へ至り、流体タンク１０９に戻る、という流体フローループを形成する。以下に詳述するように、光起電力パネル１０１の上面１０３上の流体の流動が、光起電力パネル１０１を冷却し、上面１０３から反射される光の量を減少させ、および上面１０３からダストなどを除去することにより光起電力パネル１０１の電力効率（power efficiency）を高める。
【００３６】
システム１００は、導管１２７から流体タンク１０９に戻ってくる流体を受けるように配置されたろ過ユニット１２９を含む。ろ過ユニット１２９は、流体タンク１０９に戻る流体からダストなどを除去するように配置されたろ材層（bed of filter media）（図示せず）を含み得る。これによりろ過ユニット１２９は、流体の清澄度および透明度を保つ。
【００３７】
いくつかの実施形態において、システム１００は熱電発電装置（thermoelectric generator）１３１を含む。熱電発電装置１３１は、光起電力パネル１０１の上面１０３を流れる流体に吸収された熱エネルギーを、電気エネルギーに変換する。よって、熱電発電装置１３１は、流体タンク１０９に戻る流体を冷却する。熱電発電装置１３１はまた、少なくとも部分的に、ポンプ１１３およびシステム１００の他の電気部品に電力を供給するのに用いられ得る電気も生成する。
【００３８】
熱電発電装置１３１はコントローラ１３３に電気的に接続される。コントローラ１３３は、本開示の各種実施形態に基づいてプログラムされたコンピュータ内に組み入れられ、ポンプ１１３の動作を制御する。コントローラ１３３は、熱電発電装置１３１から受け取った電力を蓄電池１３５内に蓄積することができる。
【００３９】
コントローラ１３３はまた、太陽光発電装置（solar generator）１３７からの電力を受け取るように接続されている。太陽光発電装置１３７は、光起電力セルまたはパネルの比較的小規模なアレイ（図示せず）を含み得る。コントローラ１３３は、太陽光発電装置１３７から受け取った電力を蓄電池１３５内に蓄積することができる。コントローラ１３３は、電力を蓄電池１３５、熱電発電装置１３１、および／または太陽光発電装置１３７からポンプ１１３に供給する。このように、システム１００は、光起電力パネル１０１の上面１０３上で流体を流動させる自給型電力供給装置（self-contained power supply）を含んでおり、これによって光起電力パネル１０１により生成される電力を用いる必要がなくなるため、光起電力パネル１０１の効率が向上することになる。もちろん、ポンプ１１３およびシステム１００の他の電気部品を作動させるのに必要とされる電力に比べてはるかに大きい電力が光起電力パネル１０１によって生成されることも可能なため、システム１００は、システム１００により実現される効率を実質的に低減させることなく、光起電力パネル１０１または外部電源からの電力を使用することができる。
【００４０】
システム１００は、コントローラ１３３がポンプ１１３の動作を制御するのに利用することのできる各種センサーを含む。より詳細には、システム１００は、光起電力パネル１０１の温度を測定するように接続された１つまたはそれ以上の温度センサー１３９を含む。システム１００はまた、流体タンク１０９内の流体の温度を測定するように接続された１つまたはそれ以上の温度センサー１４１も含む。光起電力パネル１０１の最適動作温度は約２５℃であるため、光起電力パネル１０１の温度が特定の温度に近いときはポンプ１１３を起動する必要はない。また、流体によりなされる冷却は、流体および光起電力パネル１０１の温度の差に関係することから、コントローラ１３３は温度差情報を用いてポンプ１１３の動作を制御することができる。
【００４１】
流体および光起電力パネル１０１の温度の差に起因する冷却に加え、相当量の冷却が、光起電力パネル１０１の上面１０３を流動する流体の蒸発によって生じ得る。蒸発の速度（rate）は、光起電力パネル１０１の温度に加えて、周囲の気温、湿度および風速によって決まる。したがって、システム１００は、気温センサー１４５、湿度センサー１４７および風速センサー１４９を含み、各々はコントローラ１３３に接続されている。コントローラ１３３は、センサー１３９および１４１からの情報に加え、センサー１４５、１４７および１４９からの情報を用いて、ポンプ１１３の動作を制御することができる。
【００４２】
システム１００はまた、コントローラ１３３に接続されるディスプレイ１５１およびユーザー入力装置１５３も含み、これらにより操作者はシステム１００を監視すると共に、システム１００とやりとりする（interact with）ことができるようになる。システム１００はさらに、コントローラ１３３に接続される無線コントローラ１５５を含んでいてもよく、これによりシステム１００の遠隔監視および操作が可能となる。
【００４３】
流体の屈折率、熱容量、沸点、および清浄効果（cleaning efficacy）は、各種境界面活性剤、塩、糖類などのような添加剤の存在によって高まり得るため、システム１００は、導管１１５に接続される添加剤供給装置（additive supply）１４３を含む。添加剤供給装置１４３は、コントローラ１３３により操作されて、計量された量の添加剤を流体中に導入することができる。
【００４４】
光起電力パネルの電力出力の低下は、２５℃以上において、１℃当たり約−０．２６％から約−０．４８％である。よって、パネルの温度が７５℃であるとき、２５℃のパネルに比べ、その電力出力は約１５％から約２０％低下する。図２は、流体温度が２５℃で、（本開示の実施形態による冷却がない場合に）パネル温度が１０℃刻みで２５℃から７５℃におよび、かつ電力低減の温度係数が１℃当たり−０．３１％であるケースを示しており、本開示の実施形態による冷却がある場合は、冷却が無い場合に比べて、パネル温度が最大３０℃下がり、電力が最大９．３％増加することを示している。
【００４５】
光起電力パネル１０１により生成される電力の量は、パネルの光起電力吸収層（photovoltaic absorber layer）に達する光の量によって決まる。上面１０３を形成するガラスは透明に見えるが、それが受ける光の１００％を光起電力層へ伝えるわけではなく、上面１０３に当たる光のうち一定割合の光は反射される。
【００４６】
１つの媒質を通過して別の媒質に至る、例えば空気を通過してガラスに至るときに反射される光の量は、媒質のそれぞれの屈折率により決まる。波が１つの媒質（第１の媒質）から別の媒質（第２の媒質）へ移動するとき、波の位相速度は変わるが、その周波数は一定のままである。屈折はスネルの法則によって表され、それは、所定の媒質のペアと、単一の周波数を有する波とに関し、入射角θ１の正弦と屈折角θ２の正弦との比が２つの媒質における位相速度の比（ｖ１／ｖ２）に等しい、または等価的に、２つの物質における絶対屈折率の逆の比（opposite ratio）（ｎ２／ｎ１）に等しいことを示す。ここに、ｖ１およびｎ１は、第１の媒質（入射側の媒質）における位相速度および絶対屈折率であり、ｖ２およびｎ２は、第２の媒質における位相速度および絶対屈折率である（以下、「絶対屈折率」を単に「屈折率」と記述する）。
【００４７】
入射波は一部のみが屈折されて第１の媒質から第２の媒質へと伝わる。光が、所定の屈折率ｎ１の媒質から、屈折率ｎ２を有する第２の媒質へ入るとき、光の反射と屈折の両方が起こり得る。入射光線ＩＯは、点Ｏにて屈折率ｎ１およびｎ２の２つの媒質間の境界面に当たる。光線の一部は光線ＯＲとして反射され、一部は光線ＯＴとして屈折される。入射、反射および屈折光線が境界面の法線に対して作る角度は、それぞれθｉ、θｒおよびθｔとして与えられる。これら角度間の関係は、下記の反射の法則およびスネルの法則により与えられる。
θi＝θr
ｓｉｎθｉ／ｓｉｎθｔ＝ｎ２/ｎ１
【００４８】
反射される入射パワーの比率（fraction）はフレネルの式によって与えられ、ｓ波について、反射される入射パワーの比率Ｒｓは下式により与えられる。
Ｒｓ＝|(ｎ１ｃｏｓθｉ−ｎ２ｃｏｓθｔ)/(ｎ１ｃｏｓθｉ＋ｎ２ｃｏｓθt)|2
【００４９】
検証から、媒質の各々の屈折率の差が大きいほど、反射されることになる入射パワーの比率も大きくなると考えることができる。空気（屈折率＝１）からガラス（屈折率＝１．５）へ移ることによって生じた様々な波長の光の反射率が図３〜４に示されている。空気−ガラス境界面からの平均反射率は約３．９３％であり、これは光起電力パネル１０１からの電力出力の低下の等価損失につながる。
【００５０】
光が屈折率ｎ１を有する第１の媒質から屈折率ｎ２を有する第２の媒質に入り、次いで屈折率ｎ３を有する第３の媒質に入るとき（ただしｎ１＜ｎ２＜ｎ３）、反射される光の総量は、光が第１の媒質から第３の媒質に直接入るときに反射される量よりも小さいことが、フレネルの式から証明され得る。各種流体の屈折率が図７に示されている。空気（屈折率＝１）から水（屈折率＝１．３３）へ、次いでガラス（屈折率＝１．５）へ移ることにより生じた各種波長の光の反射率が図５〜６に示されている。空気−水−ガラス境界面からの平均反射率は約１．４９％である。よって、流体が水である実施形態によれば、パネル１０１の光起電力層に入射する光の反射率は３．９３％から１．４９％に低下し、結果として、光起電力パネル１０１からの電力出力効率が約２．６５％向上する。流体が水である実施形態によれば、光起電力パネル１０１の温度を５５℃と仮定すると、電力利得約９％が達成される（２．６５％は透過率（transmittance）の向上によるもの、５．５８％は冷却によるもの、約１％はダストなどの除去によるもの）。
【００５１】
図８は、本開示のいくつかの実施形態によるポンプ１１３を制御するプロセスのフローチャートである。ブロック８０１においてコントローラ１３３は初期化され、ポンプ１１３はオフである。
【００５２】
次いで、ブロック８０３に示されるように、コントローラ１３３が時間、光起電力パネルの温度、流体温度、気温、風速および湿度を監視する。
【００５３】
判断ブロック８０５において、コントローラ１３３はポンプ１１３がオフであるかを判断する。ポンプ１１３がオフであると判断された場合、コントローラ１３３は、判断ブロック８０７において、現在の時間が“ターンオン（turn-on）”時間であるかを判断する。“ターンオン”および“ターンオフ”時間は、ポンプ１１３がオンまたはオフとなる所定の期間である。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラ１３３は、夜間はポンプ１１３がオフにされると判断し得る。
【００５４】
コントローラ１３３が、現在の時間がターンオン時間ではないと判断すると、プロセスはブロック８０３に戻る。コントローラ１３３が、現在の時間がターンオン時間であると判断すると、判断ブロック８０９において、コントローラ１３３は、現在“ターンオン”温度条件があるかを判断する。ターンオン温度条件は、例えば、光起電力パネル１０１の温度が閾値を超えることであってよく、またはパネル温度と流体温度との差、もしくはその他何らかの監視される状態の関係に基づくものであってもよい。
【００５５】
コントローラが、現在、ターンオン温度条件は存在しないと判断すると、プロセスはブロック８０３に戻る。ターンオン温度条件が現在、存在する場合、ブロック８１１に示されるように、コントローラ１３３はポンプ１１３をオンにし、プロセスはブロック８０３に戻る。
【００５６】
判断ブロック８０５に戻り、ポンプ１１３がオフとなっていない（つまりポンプ１１３はオン）と判断された場合、判断ブロック８１３において、コントローラ１３３は、現在の時間がターンオフ時間か否かを判断する。現在の時間がターンオフ時間である場合、コントローラ１３３は、ブロック８１７においてポンプ１１３をオフにし、プロセスはブロック８０３に戻る。現在の時間がターンオフ時間ではない場合、判断ブロック８１５においてコントローラ１３３は、ターンオフ温度条件が存在するかを判断する。例えば、パネル１０１の温度が２５℃まで冷却されれば、さらなる冷却は電力効率の向上をもたらさない。また、図２の表に示されるように、特定の環境下でどのくらいのパネル１０１が冷却され得るかには事実上の限度がある。したがって、コントローラ１３３は、図２の表に基づいて、温度条件ターンオフの判断を行うことができる。判断ブロック８１５において、ターンオフ温度条件が存在しない場合、プロセスはブロック８０３に戻る。ターンオフ温度条件が存在する場合は、ブロック８１７においてコントローラ１３３はポンプ１１３をオフにし、プロセスはブロック８０３に戻る。
【００５７】
次に図９を参照されたい。本開示の各種実施形態による大規模システムは、概して数字９００で示される。システム９００は、離間して配された光起電力パネル９０３のアレイを含む。アレイは、かなりの表面積におよぶ、複数の実質的に平行な光起電力パネル９０３の列（rows）を含み得る。各パネル９０３は、図１のパネル１０１に関して説明したように構成および配置され得る。
【００５８】
システム９００は、ろ過ユニットおよび流体タンク９０５を含み、これは大量の流体を収容する。ろ過ユニットおよび流体タンク９０５は導管９０７によりポンプ９０９に接続される。ポンプ９０９は、ろ過ユニットおよび流体タンク９０５、ならびに導管９０７から導管９１１へ、流体を送るように作動する。システム９００は、図１を参照して説明したような、各種添加剤を供給するために導管９１１に接続された添加剤供給装置９１２を含む。導管９１１は、流体を堆積させて各光起電力パネル９０３の表面を流れるように取り付けられた複数の流体堆積モジュール９１３に接続される。
【００５９】
各流体堆積モジュール９１３は、チューブ９１５と、チューブ９１５に沿って間隔をあけて配された複数のスプレーノズル９１７とを含み、これにより光起電力パネル９０３の上面に流体を噴霧する。図１を参照して説明したように、ノズル９１７から噴霧された流体は、光起電力パネル９０３の上面を上から下へ流れる。光起電力パネル９０３の上面を流れる流体は、光起電力パネル９０３の下端部の下方に取り付けられた複数の流体収集モジュール９１９中に収集される。流体収集モジュール９１９は導管９２１に接続され、導管９２１は、光起電力パネル９０３の上面から収集された流体を、ろ過ユニットおよび流体タンク９０５に戻す。よって、システム９００は、ろ過ユニットおよび流体タンク９０５からポンプ９０９、流体堆積モジュール９１３へ、さらに、光起電力パネル９０３の上面を通って、流体収集モジュール９１９へ至り、ろ過ユニットおよび流体タンク９０５に戻る、という流体フローループを形成する。
【００６０】
システム９００は、電源供給装置９３５からポンプ９０９へ電力を供給するように、本開示の各種実施形態に基づいてプログラムされたコントローラ９３３を含む。図１〜８を参照して説明したように、システム９００は、コントローラ９３３がポンプ１１３の動作を制御するために利用できる各種センサー９３７を含む。ろ過ユニットおよび流体タンク９０５、ポンプ９０９、添加剤供給装置９１２、および電源供給装置９３５の各々の容量（capacities）は、システム９００のサイズに応じて増大する。システム９００は、図１〜８を参照して説明した利点を大規模光起電力発電システム（photovoltaic power generation system）に与える。
【００６１】
本明細書に記載した方法およびシステムは、少なくとも部分的に、コンピュータにより実行される方法（computer-implemented processes）およびそれら方法を実施するための装置の形式で具体化され得る。開示した方法はまた、少なくとも部分的に、コンピュータプログラムコードで符号化された、有形の非一時的機械可読記憶媒体（tangible, non-transient machine readable storage media）の形式で具体化されてもよい。この媒体には、例えばＲＡＭｓ、ＲＯＭｓ、ＣＤ−ＲＯＭｓ、ＤＶＤ−ＲＯＭｓ、ＢＤ−ＲＯＭｓ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、またはその他任意の非一時的機械可読記憶媒体が含まれ、コンピュータプログラムコードがコンピュータにロードされコンピュータによって実行されるとき、コンピュータは本方法を実施するための装置となる。本方法はまた、少なくとも部分的に、コンピュータプログラムコードがロードおよび／または実行されるコンピュータの形式で具体化されてもよく、これによりコンピュータは、本方法を実施するための専用コンピュータ（special purpose computer）となる。汎用プロセッサ（general-purpose processor）上で実行される場合、コンピュータプログラムコードセグメントはプロセッサを構成して特定用途の論理回路（specific logic circuits）を作る。また、本方法は、少なくとも部分的に、本方法を実行するための特定用途向け集積回路からなるデジタル信号プロセッサにおいて具体化されてもよい。
【００６２】
上述した実施形態は、考えられる実施の例にすぎず、本開示の原理を明確に理解するために記載されたにすぎない。本開示の意図および原理を実質的に逸脱することなく、上述した本開示の実施形態に多くの変化および変更を加えることができる。かかるすべての変更および変化は、本開示の範囲内において本開示に含まれることが意図されており、かつ本開示は以下のクレームによって保護される。
【００６３】
さらに、上の記載は当業者が詳細な説明をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴の概要を説明したものである。当業者は、ここに紹介した実施形態と同じ目的を遂行する、および／または同じ利点を得るべく、他の方法および構造を設計する、または他の方法および構造に修正するための基礎として本開示を容易に利用できることを、理解するはずである。当業者はまた、かかる均等な構成は本開示の意図および範囲を逸脱しないこと、ならびに本開示の意図および範囲を逸脱しない限りにおいて本開示の実施形態に変化、置換および変更を加えることが可能なことも、理解するはずである。
【００６４】
以上、本発明の対象（subject matter）の好ましい実施形態を記載したが、記載したこれら実施形態は例示にすぎないこと、ならびに、実施形態を精読することで当業者が当然に想到する全ての均等物、多数の変化および変更に添付の特許請求の範囲が一致することが、理解されなければならない。
【符号の説明】
【００６５】
１００  光起電力システム
１０１、９０３  光起電力パネル
１０３  光起電力パネルの上面
１０５  光起電力パネルの上端部
１０７  光起電力パネルの下端部
１０９  流体タンク
１１１、１１５、１２７、９０７、９１１、９２１  導管
１１３、９０９  ポンプ
１１７、９１３  流体堆積モジュール
１１９、９１５  チューブ
１２１、９１７  スプレーノズル
１２３、９１９  流体収集ユニット
１２５  溝
１２９  ろ過ユニット
１３１  熱電発電装置
１３３、９３３  コントローラ
１３５  蓄電池
１３７  太陽光発電装置
１３９、１４１  温度センサー
１４３、９１２  添加剤供給装置
１４５  気温センサー
１４７  湿度センサー
１４９  風速センサー
１５１  ディスプレイ
１５３  ユーザー入力装置
１５５  無線コントローラ
９００  大規模光起電力システム
９０５  ろ過ユニットおよび流体タンク
９３５  電源供給装置
９３７  センサー
【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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