(57)【要約】  集光型太陽光発電システムのための熱トラッキングシステムを開示する。この熱トラッキングシステムは光起電受光装置を備える。この光起電受光装置は、光起電積層板及びヒートスプレッダを有する。この熱トラッキングシステムは、更に、光起電積層板に連結された第１の熱センサ及び第２の熱センサを備え、それらの熱センサは積層板の２つの温度を検知する。この熱トラッキングシステムは、ヒートスプレッダに隣接して位置づけられた第３の熱センサ及び第４の熱センサもまた備え、それらの熱センサはヒートスプレッダの近くの２つの温度を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光型太陽光発電システムのための熱トラッキングシステムであって、
長手方向に延在し、集光太陽光を受けるように方向付けられる表面を有する表側と、前記表側の反対側であり裏面を有する裏側とを有する光起電受光装置を備え、
前記光起電受光装置は、
前記長手方向に平行に延在する第１縁部及び第２縁部、並びに、複数の光起電ソーラーセルを含む光起電積層板と、
前記長手方向に沿って前記光起電積層板の前記裏側に連結され、前記光起電積層板の前記第１縁部及び前記第２縁部へ向かって、前記第１縁部及び前記第２縁部の手前まで延在するヒートスプレッダと、を有し、
前記熱トラッキングシステムは、更に、
前記光起電積層板に連結され、前記光起電積層板の温度を検知する第１の熱センサ及び第２の熱センサと、
前記ヒートスプレッダに隣接して配置された第３の熱センサ及び第４の熱センサと、を備え、
前記第１の熱センサが前記第２縁部よりも前記第１縁部の近くにあり、前記第２の熱センサが前記第１縁部よりも前記第２縁部の近くにあり、
前記第３の熱センサが前記第１縁部と前記ヒートスプレッダの間に配置され、前記第４の熱センサが前記第２縁部と前記ヒートスプレッダの間に配置される、熱トラッキングシステム。
【請求項２】
前記第１の熱センサと前記第２の熱センサとが電気的に接続される、請求項１に記載の熱トラッキングシステム。
【請求項３】
前記第３の熱センサと前記第４の熱センサとが電気的に接続される、請求項２に記載の熱トラッキングシステム。
【請求項４】
前記第１の熱センサ及び前記第２の熱センサが、前記第３の熱センサ及び第４の熱センサに電気的に接続される、請求項３に記載の熱トラッキングシステム。
【請求項５】
前記第１の熱センサ、前記第２の熱センサ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサが直列に接続される、請求項４に記載の熱トラッキングシステム。
【請求項６】
前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサが、前記光起電積層板の前記裏面から離間して配置される、請求項１に記載の熱トラッキングシステム。
【請求項７】
前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサがそれぞれ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサを前記光起電積層板から離間して位置づけるオフセット部材の上に配置される、請求項６に記載の熱トラッキングシステム。
【請求項８】
前記第１の熱センサが、前記第２の熱センサに逆極性で接続される、請求項１に記載の熱トラッキングシステム。
【請求項９】
前記第３の熱センサが、前記第４の熱センサに逆極性で接続される、請求項８に記載の熱トラッキングシステム。
【請求項１０】
集光型太陽光発電システムのための太陽を追尾する方法であって、
前記集光型太陽光発電システムが、ソーラー積層板及びヒートスプレッダを有するソーラー受光装置を備えているものであり、
前記方法は、
光起電積層板の第１の場所で第１の温度を検知する段階、
前記光起電積層板の第２の場所で第２の温度を検知する段階、
前記集光型太陽光発電システムのトラッキング補正を決定するべく、前記第１の温度と前記第２の温度とを比較する段階、
前記ヒートスプレッダの上を流れる空気の上流位置における第３の温度を検知する段階、
前記ヒートスプレッダの上を流れる空気の下流位置における第４の温度を検知する段階、及び
前記第３の温度及び前記第４の温度から導出された情報に基づいて前記集光型太陽光発電システムの前記トラッキング補正を調節する段階、を備える、方法。
【請求項１１】
前記第１の温度と前記第２の温度とを比較する段階が、前記第２の温度の値から前記第１の温度の値を減算する段階を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第３の温度を検知する段階が、第１のセンサで温度を検知する段階を有し、
前記第４の温度を検知する段階が、第２のセンサで温度を検知する段階を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３の温度及び前記第４の温度から導出された情報に基づいて前記トラッキング補正を調節する段階が、前記第１のセンサと前記第２のセンサとを電気的に接続する段階を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のセンサと前記第２のセンサとを電気的に接続する段階が、前記第１のセンサと前記第２のセンサとを逆極性で接続する段階を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第３の温度及び前記第４の温度から導出された情報に基づいて前記集光型太陽光発電システムの前記トラッキング補正を調節する段階が、前記ソーラー受光装置上の集光太陽光の位置の不正確さによって引き起こされる前記光起電積層板における温度勾配の推定評価を改善するために、前記光起電積層板の冷却に基づいて前記トラッキング補正を調節する段階を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記光起電積層板の前記第１の場所での前記第１の温度及び前記第２の場所における前記第２の温度を検知する段階が、第１の熱電対及び第２の熱電対を前記光起電積層板に対して位置づける段階を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記調節されたトラッキング補正に応答して前記集光型太陽光発電システムの位置を調節する段階を更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
集光型太陽光発電システムであって、
集光太陽光を生成するために太陽光を集光する反射面と、
前記集光太陽光を受けるように位置づけられ、光起電ソーラーセルを含む光起電積層板を有する、光起電受光装置と、
前記集光型太陽光発電システムの前記光起電積層板に接触するように位置づけられる、第１の熱センサ及び第２の熱センサと、
前記光起電積層板と伝熱し、第１の開放側及び第２の開放側を有する、ヒートスプレッダと、
前記ヒートスプレッダの前記第１の開放側の近くに位置づけられる第３の熱センサ、及び、前記ヒートスプレッダの前記第２の開放側の近くに位置づけられる第４の熱センサと、
前記集光型太陽光発電システムの位置を調節するモーターと、
前記モーターを動作させ、前記第１の熱センサ、前記第２の熱センサ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサに接続されて、前記第１の熱センサ、前記第２の熱センサ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサからの情報を受信する制御システムと、
を備え、
前記制御システムは、前記第１の熱センサ、前記第２の熱センサ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサの少なくとも１つから受信した信号に応答して前記モーターを動作させる、集光型太陽光発電システム。
【請求項１９】
前記制御システムが更に、前記集光型太陽光発電システムの位置に関する補正値を決定するために、前記第１の熱センサ及び前記第２の熱センサからの情報を比較する、請求項１８に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項２０】
前記制御システムが更に、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサから受信した情報に応答して前記補正値を調節する、請求項１９に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項２１】
前記第１の熱センサ、前記第２の熱センサ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサのそれぞれが、互いに電気的に接続される、請求項２０に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項２２】
前記第２の熱センサが前記第１の熱センサに逆極性で接続される、請求項２１に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項２３】
前記第４の熱センサが前記第３の熱センサに逆極性で接続される、請求項２２に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項２４】
前記光起電ソーラーセルが背面接触型ソーラーセルである、請求項１８に記載の集光型太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載される主題の実施形態は概して、検知システム及びフィードバックシステムに関する。より具体的には、本主題の実施形態は、ソーラーパネルのトラッキングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
日中、空を横切る太陽の見掛けの動きを追尾するソーラーシステムは、典型的に、太陽の位置を決定し、それに従ってソーラーシステムを調節するためにセンサを使用する。現在、ソーラーシステムを操作するために多様な技術が使用されている。例えば、既知の経度及び緯度から生成された太陽位置テーブルを使用して、一日の流れの中で太陽の場所を予測できる。予測された位置と実際の位置の間に実質的な偏差がある場合がある。例えば、不正確なサイト位置、若しくは傾斜計又はモーターエンコーダ又はその他の位置決め装置誤差の影響によって、アライメント誤差の原因が引き起こされる場合がある。わずかなようであっても、１度のアライメント誤差は、特に、太陽光集光システムを配置する場合には、１０％を超える効率低下につながる場合がある。更に、ソーラー集光システムに関しては、アライメント誤差の削減は、集光太陽光の正確な配置を可能にする。集光太陽光をより正確に方向づけることができると、集光太陽光の位置ずれを許容するために大きくする必要のある場合よりも、関連するソーラーセル及び受光装置のサイズを小さくすることが可能である。より小さいソーラーセル及び受光装置のサイズは、材料費及び製作費の削減を可能にする。
【０００３】
そのような推測航法技術に代わるものとして、フィードバック型トラッキングシステムが使用される場合がある。そのようなフィードバックシステムは、太陽の位置を決めるために視覚画像を解釈し、それに従ってソーラーシステムの位置調節を行うカメラを含み得る。しかし、カメラは通常高価であり、正確な太陽の位置を決定するために大規模かつ精密な信号処理を要求できる。更に、カメラ素子が環境の影響を受けて、センサとしてのその有効性が下がる場合がある。また更には、カメラの取り付けの不正確さもまた、アライメント誤差の原因となり得る。
【０００４】
別のフィードバック型アプローチは、システムが生成する電力を検査して最適のアライメントを決定するように動作する。そのような電力フィードバック型システムは通常、ソーラーシステムのアライメントに基づいてピーク出力を決定する目的のために、小さい偏差をシステムに故意に導入する。最適のアライメントプロファイルを決定するために必要とされる高速検査を実行するために高速エレクトロニクスが必要とされるが、これは高価な場合がある。更に、雲又は気団のために生じる放射照度の小さい変化が位置ずれ状態と同様の条件を作り出すことによって、追尾装置が混乱させられる場合がある。その結果、誤った位置ずれを追尾装置が導入し、それによって効率が低下する場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、現在のトラッキングシステムは高価である場合があり、最適の条件下でも位置ずれ誤差をきたす場合があり、有害な環境条件に曝露される傷つきやすい構成要素を有する場合がある。ソーラーシステムを安価かつ正確に位置決めすることは困難であるが、それでもなお、システムの効率を増すためにそのようなトラッキングを行うことは望まれている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
より完全な本主題の理解は、発明を実施するための形態、及び特許請求の範囲を、以下の図面と併せて考察し、参照することによって導き出すことができ、同様の参照番号は、図面全体を通して同様の要素を指す。
【０００７】
【図１】動作状態にあるソーラーシステムの側面図である。
【０００８】
【図２】図１のソーラーシステムの一部の詳細図である。
【０００９】
【図３】第１の位置にあるソーラー集光装置及びソーラー受光装置の図である。
【００１０】
【図４】第２の位置にある図３のソーラー集光装置及びソーラー受光装置の図である。
【００１１】
【図５】第１の条件にあるソーラー受光装置の図である。
【００１２】
【図６】第２の条件にある図５のソーラー受光装置の図である。
【００１３】
【図７】第３の条件にある図５のソーラー受光装置の図である。
【００１４】
【図８】照射されている状態の別のソーラー受光装置の図である。
【００１５】
【図９】ソーラー受光装置の側面図である。
【００１６】
【図１０】センサ連結装置及びソーラーシステムの一部の分解斜視図である。
【００１７】
【図１１】組み立てられた状態の図１０のソーラーシステムの部分の側面図である。
【００１８】
【図１２】ソーラーシステムの側面図である。
【００１９】
【図１３】ソーラーシステムの位置制御方法の流れ図である。
【００２０】
【図１４】ソーラーシステムの位置制御の別の方法の流れ図である。
【００２１】
【図１５】センサ連結装置を有するソーラー受光装置の別の実施形態の斜視図である。
【００２２】
【図１６】図１５のソーラー受光装置の断面図である。
【００２３】
【図１７】熱トラッキングシステムの実施形態の配電の略図である。
【００２４】
【図１８】センサ連結装置の実施形態の斜視図である。
【００２５】
【図１９】熱トラッキングシステムの別の実施形態を備えるソーラーシステムの端面図である。
【００２６】
【図２０】別の向きになっている図１９のソーラーシステムの実施形態の端面図である。
【００２７】
【図２１】熱トラッキングシステムの別の実施形態の概略図である。
【００２８】
【図２２】ソーラーシステムの位置を制御するための別の方法の流れ図である。
【００２９】
【図２３】ソーラーシステムの位置を制御するための更に別の方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下の発明を実施するための形態は、本質的には、単なる実例に過ぎず、本主題の実施形態、あるいはそのような実施形態の応用及び用途を限定することを意図するものではない。本明細書に用いられている「例示の」という語は、「実施例、実例、又は例証として役立つ」ことを意味する。本明細書において典型例として記載されているあらゆる実施が必ずしも他の実装よりも好ましい又は有利な実施として解釈されるとは限らない。更には、先行の技術分野、背景技術、概要、若しくは以下の発明を実施するための形態で提示される、明示又は示唆されるいずれの理論によっても、拘束されることを意図するものではない。
【００３１】
本明細書においては、手法及び技術を、機能及び／又は論理ブロック要素に関して、多様な演算要素又は装置によって実行され得る動作、処理タスク、及び機能の象徴的表現を参照して記載することがある。実際には、１つ以上のプロセッサ装置がシステムメモリ内の記憶場所におけるデータビットを表す電気信号を操作すること並びにその他の信号を処理することによって、記載された動作、タスク、及び機能を実行することが可能である。例えば、コントローラ又は制御システムなどのシステム若しくは要素の実施形態には、例えば、記憶素子、デジタル信号処理素子、論理素子、参照テーブルなど、１つ以上のマイクロプロセッサ又はその他の制御装置の制御下で多様な機能を実行できる多様な集積回路要素を用いることができる。
【００３２】
「結合された」−以下の説明では、共に「結合された」素子又はノード又は機構について言及する。本明細書で使用する場合、明示的に別段の定めがある場合を除き、「結合された」は、ある素子／ノード／機構が、別の素子／ノード／機構に直接的又は非直接的に連結される（又は直接的若しくは非直接的にこれらと通信を行う）ことを意味し、それは必ずしも機械的である必要はない。したがって、あくまでも例としてのみ選択した図１０に示した概略図は、素子の一例示的配置を表現しているが、追加的な介在素子、装置、機構、又は構成要素が、表現された主題一実施形態内に存在することもあり得る。
【００３３】
「調節する」−一部の素子、構成要素、及び／又は機構は、調節可能又は調節済みとして記載する。本明細書で使用する場合、明示的に別段の定めがある場合を除き、「調節する」は、素子若しくは構成要素、又はそれらの一部を状況及び実施形態に好適なように位置付ける、修正する、改変する、又は配置することを意味する。場合によっては、素子若しくは要素又は構成要素、あるいはそれらの一部は、現状で実施形態に適切であるか、望ましい場合、調節の結果として変わらない位置、状態、及び／又は状況のままであってよい。場合によっては、素子若しくは要素又は構成要素は、適切であるか、望ましい場合、調節の結果として新しい位置、状態、及び／又は状況に改変、変更、又は修正されてよい。
【００３４】
「抑制する」−本明細書で使用する場合、抑制する、は効果の低減又は最小化を表すために用いる。構成要素又は機構が、作用、動作、又は状況の抑制と記載される場合、結果、又は効果、又は将来の状態を完全に阻止してよい。更に、「抑制する」は、効果、性能、及び／又はそうでなければ発生したであろう効果を低減する又は減少させることを指している。したがって、構成要素、素子、又は機構について結果又は状態を抑制すると述べる場合、必ずしも結果又は状態を完全に阻止したり、排除したりするものではない。
【００３５】
更に、一部の用語は、参照のためだけに以下の説明に用いることがあり、したがって、限定的であることを意図しない。例えば、「上側」、「下側」、「上方」、及び「下方」などの用語は、参照している図における方向を示す。「表側」、「裏側」、「後方」、「側面」、「外側」及び「内側」などの用語は、説明中の構成要素について記述する本文及び関連図面の参照によって明らかにされる、一貫性はあるが任意の基準フレーム内において、構成要素の一部分の向き及び／又は位置を記述するものである。かかる用語は、特に上述した語、それらの派生語、及び類似の意味の語を含んでよい。同様に、用語「第１の」、「第２の」、及び構造について言及するその他のかかる数値的用語は、明確に文脈で示されない限り、順序又は序列を意味しない。
【００３６】
撮像及び電力フィードバックシステムと異なり、ソーラーシステムのための熱トラッキングは、ごく少ないコストで、位置ずれ誤差を少なくすることができる。太陽放射を受けるソーラーセルの温度プロファイルは、ソーラーセルを含有するソーラーシステムを正しくアライメントするための有用な情報を提供できる。以下に詳述するように、ソーラーモジュールの中及び上の様々な点で温度を測定することによって、位置ずれ誤差を低減するためにフィードバック情報をアライメントシステムに提供できる。
【００３７】
集光型太陽光発電システムのための熱トラッキングシステムを開示する。この熱トラッキングシステムは、（ｉ）長手方向に延在し、集光太陽光を受けるように方向付けられる表面を有する表側と、表面の反対側の裏面を有する裏側とを有する光起電受光装置と、光起電受光装置自体は、（ａ）長手方向に平行に延在する第１縁部及び第２縁部及び、複数の光起電ソーラーセルを含む光起電積層板と、（ｂ）長手方向に沿って光起電積層板の裏側に連結され、光起電積層板の第１及び第２の縁部へ向かって、第１縁部及び第２縁部の手前まで延在するヒートスプレッダと、を有し、熱トラッキングシステムは、更に、（ｉｉ）光起電積層板に連結された第１の熱センサ及び第２の熱センサであって、第１の熱センサが第２縁部よりも第１縁部の近くにあり、第２の熱センサが第１縁部よりも第２縁部の近くにあり、光起電積層板の温度を検知するように構成される、第１の熱センサ及び第２の熱センサと、（ｉｉｉ）ヒートスプレッダに隣接して配置された第３の熱センサ及び第４の熱センサであって、第３の熱センサが第１縁部とヒートスプレッダの間に配置され、第４の熱センサが第２縁部とヒートスプレッダの間に配置される、第３の熱センサ及び第４の熱センサと、を備える。
【００３８】
集光型太陽光発電システムのための太陽をトラッキングする方法もまた開示する。この集光型太陽光発電システムは、ソーラー積層板とヒートスプレッダとを有するソーラー受光装置を備えることができる。この方法は、光起電積層板の第１の場所で第１の温度を検知する段階、光起電積層板の第２の場所で第２の温度を検知する段階、第１の温度と第２の温度を比較することにより集光型太陽光発電システムのトラッキング補正を決定する段階、ヒートスプレッダの上を流れる空気の上流位置における第３の温度を検知する段階、ヒートスプレッダの上を流れる空気の下流位置における第４の温度を検知する段階、及び第３の温度及び第４の温度から導出された情報に基づいて集光型太陽光発電システムのトラッキング補正を調節する段階を備える。
【００３９】
集光型太陽光発電システムを開示する。この集光型太陽光発電システムは、集光太陽光を生成するために太陽光を集光させるように構成される反射面と、集光太陽光を受けるように位置づけられ、光起電ソーラーセルを含む光起電積層板を有する、光起電受光装置と、集光型太陽光発電システムの光起電積層板と接触するように位置づけられる、第１の熱センサ及び第２の熱センサと、光起電積層板と熱連通するヒートスプレッダであって、第１の開放側及び第２の開放側を有するヒートスプレッダと、第３の熱センサ及び第４の熱センサであって、第３の熱センサがヒートスプレッダの第１の開放側の近くに位置づけられ、第４の熱センサがヒートスプレッダの第２の開放側の近くに位置づけられる、第３及び第４の熱センサと、集光型太陽光発電システムの位置を調節するように構成される、モーターと、モーターを動作するように構成された制御システムであって、第１、第２、第３、及び第４の熱センサに接続され、それらから情報を受信する制御システムが、第１の熱センサ、第２の熱センサ、第３の熱センサ、及び第４の熱センサの少なくとも１つから受信した信号に応答してモーターを動作するように更に構成される、制御システムと、を備える。
【００４０】
図１は、太陽１８０に照射されているソーラーシステム１００の図である。ソーラーシステム１００は集光装置システムであるが、記載の特徴を他のソーラーシステムで具現化することも可能である。このソーラーシステムは、橋脚１１０、トルクチューブ１２０、横ばり１３０、支持体１５０により位置づけられ維持されるいくつかのソーラー集光装置１４０、及びソーラー受光装置１６０を備えている。ソーラーシステム１００は、太陽１８０からの光をソーラー受光装置１６０に集光させることを可能にするようにソーラー集光装置１４０の位置を調節できる。ソーラー受光装置１６０は、受け取った太陽光を電流に変換する光起電ソーラーセル又はそれらの部分であり得る。追加的な機構がソーラーシステム１００に組み込まれてもよい。追加的な機構については、明確さ及び説明上の目的のために割愛した。
【００４１】
図２は、図１のソーラーシステム１００の一部の詳細図を図示する。ソーラー集光装置１４０は、図示のパラボラ反射板などの任意の形及び大きさを有することができる。反射面１４２は、集光されていない太陽光１８２を受光してそれを反射して、集光太陽光１８４へと集光させることができる。ソーラー受光装置１６０のような受光装置に提供される集光太陽光の強度は、集光されていない太陽光に対する照度の測定値によって表すことができる。例えば、集光されていない太陽光の２倍の強度を有する集光太陽光を提供する集光装置は、太陽２つ分を提供すると言われる。図示したソーラー集光装置１４０は太陽７つ分を提供できるが、集光量は実施形態によって異なる場合がある。特定の実施形態では、ソーラーシステム１００は、ソーラー集光装置１４０なしで動作することができ、集光されていない太陽光をソーラー受光装置１６０が受け取ることができる。
【００４２】
好ましくは、ソーラー集光装置１４０は集光太陽光１８４をソーラー受光装置１６０上の所定の場所に方向づける。ソーラー受光装置１６０は光起電ソーラーセルを含む。集光太陽光１８４は、好ましくは、ソーラーセル１６２に衝突して電気エネルギーの生成を可能にする。ソーラー受光装置１６０は、以下に詳述するように、相互動作して電気エネルギーを生成するいくつかの構成要素を含むことができる。ソーラー受光装置１６０の一面は、集光太陽光１８４を受光するようにソーラー集光装置１４０の方を向くように配置することができる。その面は、光起電ソーラーセル１６２を含むことが好ましい。ソーラー集光装置１４０によって反射された集光太陽光１８４が排他的に光起電ソーラーセル１６２上に衝突し、ソーラー受光装置１６０の他の部分には衝突せず、それによりソーラーセル１６２の電気出力及びしたがってシステム全体の効率を増すようにソーラーシステム１００を位置づけることが望ましい。図２は、集光太陽光１８４が適切に方向づけられた位置を図示する。
【００４３】
図３が示すソーラーシステム１００の位置づけでは、ソーラー集光装置１４０は適切に位置づけられていない。例示の位置では、集光太陽光１８４はソーラー受光装置１６０の上側に衝突する。ソーラーセル１６２の一部には、集光太陽光１８４が照射せず、代わりに、カプセル材料、裏材、又はフレームなどの、ソーラーセル１６２の上部の他の構成要素が集光太陽光１８４を受光している。
【００４４】
図４は、ソーラー集光装置１４０が望ましくない位置づけにあるソーラーシステム１００の別の位置を図示する。この位置では、集光太陽光１８４はソーラーセル１６２の下部に方向づけられる。図３又は図４に図示したいずれの位置においても、いくらかの集光太陽光１８４はソーラーセル１６２上に衝突することができるが、実質的に全ての集光太陽光１８４が衝突する場合と比較して少なく、望ましくない。
【００４５】
図５〜図７は、集光太陽光２８４を受光するソーラー受光装置２６０の実施形態を図示する。特段記載のない限り、構成要素を指定する番号は、上記図１〜４において使用されたものと同様であるが、それらは１００ずつ増分されている。加えて、ソーラー受光装置２６０が組み込まれたソーラーシステムのいくつかの機構及び構成要素は、明確性を期するために除外されている。
【００４６】
図５は、その表面に渡って延在するソーラーセル２６２を有するソーラー受光装置２６０を図示する。ソーラー受光装置２６０は中心線２６６を有する。例示の実施形態では、中心線２６６はソーラーセル２６２の縦の中心を横切って延びているが、他の実施形態では、これと異なっていてもよい。中心線２６６は図形参照としてのみ使用されているのであり、機能的又は実際の中心を示すものではない。ソーラーセル２６２は、上の境界及び下の境界２８８を有し、ソーラー受光装置２６０に沿って水平に延在する。集光太陽光２８４は、ソーラーセル２６２上に望ましく位置づけられて、ソーラーセル２６２に衝突する。いくつかの実施形態では、ソーラーセル２６２は異なるセグメント又は区分に分離され得る。特定の実施形態では、ソーラーセル２６２は、集光太陽光２８４の高さを超えて更に垂直方向に延在してもよく、その逆であってもよい。したがって、説明を簡潔にするためにここでは同じ高さが示されているが、記載されているこれらのシステム及び技法の態様を採用しながらもなお、異なる特徴を有する多様な実施形態が可能である。
【００４７】
ソーラー受光装置２６０は、第１及び第２の熱センサ２９２、２９４もまた有することができる。熱センサ２９２、２９４は、水平方向に、又はここで図に示したように垂直方向に、離間して配置されるのが好ましい。熱センサ２９２、２９４は、境界２８８によって示されるソーラーセル２６２の縁部に沿って位置づけられて図示されているが、中心線２６６に向かって又はそれから離れるようにオフセットされてもよい。しかし、好ましくは熱センサ２９２、２９４はソーラーセル２６２の中心から等距離に置かれるが、以下に記述するように、異なる距離に置かれてもよい。熱センサ２９２、２９４は、熱電対、抵抗温度検出器、サーミスタ、又は他のそのような装置など、任意のタイプの熱センサであり得る。以下に記載するように、光度を検出及び／又は測定するように構成されたものが挙げられる光センサのような、他のタイプのセンサを異なる実施形態に使用できる。選択されるセンサは、制御システムが含まれる他の構成要素との相互動作のために望ましい感度及び報告頻度特性を有する必要がある。０．１℃までの感度を有する及び／又は約６０ヘルツのクロック周期を有するセンサを使用するのが好ましいが、異なる特徴を有する他のものも、本明細書に記載の実施形態の意図から逸脱せずに使用することができる。
【００４８】
熱センサ２９２、２９４は、それぞれ対応するセンサを直接取り囲むソーラー受光装置２６０の部分の温度を検出するようにソーラー受光装置２６０内に配置され得る。過渡的環境の影響は熱センサ２９２、２９４の場所の温度測定値に影響を与え得るが、セル２６２上への集光太陽光２８４の位置の熱効果が支配的である。したがって、熱センサ２９２、２９４が、図中の中心線２６６と同軸である集光太陽光２８４の中心からほぼ等距離に位置づけられると、それらはほぼ同じ温度を検出する。
【００４９】
本発明の発明者は、例えば位置ずれ誤差によって引き起こされるような集光太陽光２８４のアライメントの変化が、熱センサ２９２、２９４と同じように位置づけられた２つの熱センサ間に容易に検出可能な温度差をもたらすことを発見した。いくつかの集光装置では、集光の強さに依存して、温度差は、１度のアライメント偏差につき最高８℃にもなり得る。明確性を期するために、はっきりと境界のある区域として図示されているが、集光太陽光２８４は、実際には、輻射照度の減少につれて温度が徐々に低下する境界を有することができる。ソーラー集光装置は完璧な集光プロファイルを有さないので、いくらかの境界の変化が存在する。それでもなお、設計上又は所望の境界の場所又はその近くでの温度測定値は、所定のアライメント特性に対応できる。
【００５０】
図６は、集光太陽光２８４が位置ずれしている異なるアライメント状況を図示する。集光太陽光２８４が衝突しているのは、ソーラーセル２６２の半分に満たない。第１の熱センサ２９２は照射区域内に位置づけられているが、第２の熱センサ２９４は照射区域の下に位置づけられている。したがって、第１の熱センサ２９２は第２の熱センサ２９４より高い温度を検出することになる。
【００５１】
第１の熱センサ２９２と第２の熱センサ２９４の間に検出された温度差を比較することにより、ソーラー受光装置２６０を支持するソーラーシステムは、位置ずれ又はトラッキング誤差を望ましくは減少させる新しい位置に動作され得る。したがって、制御システムは、好ましくは、熱センサ２９２、２９４から情報を受信するように構成され、ソーラーシステムの位置を変更するために１つ又は複数の位置づけモーターを制御することができ、それによって、集光太陽光２８４を方向づけるソーラー集光装置の位置をより望ましくは例えば図５に図示されているような位置に変更し、集光太陽光をソーラーセル２６２上に衝突させる。
【００５２】
図７には、図６に図示されているのと逆の例が示されている。集光太陽光２８４は、ソーラー受光装置２６０の面の下方に位置ずれしている。したがって、第２の熱センサ２９４は第１の熱センサ２９２より高い温度を検出する。加えて、本発明の発明者は、周囲温度、放射照度、及び風速が大域的に増加又は減少するにつれて、熱センサ２９２、２９４の絶対温度もまた同じ速度で上昇又は低下するが、熱センサ２９２、２９４間の相対温度差は、セル２６２上の集光照射の場所によって支配されることを発見した。したがって、アライメントセンサとして共に働いている２つのセンサは、天気及び大域的な放射照度の変化による影響を、他のトラッキング技法ほどは受けない。
【００５３】
図８は、図５〜図７に示したものと同様のソーラー受光装置３６０の実施形態を図示する。特段記載のない限り、構成要素の指定番号は、それらが１００ずつ増分されていることを除いて、上記図５〜図７で使用されているものと同様である。
【００５４】
二方向への集光太陽光３８４の位置ずれが検出された２次元のシステムが示されている。第３の熱センサ及び第４の熱センサ３９６、３９８は、水平中心線３６６に沿って位置づけられており、垂直中心線３６８から水平方向にオフセットしている。第１の熱センサ及び第２の熱センサ３９２、３９４と同様に、第３の熱センサ及び第４の熱センサ３９６、３９８は、好ましくは、垂直中心線３６８からほぼ等距離にある。ソーラー受光装置３６０は、ソーラー集光装置から集光太陽光を受光するソーラーシステム全体の一部又はソーラー受光装置の別個の部分であり得るが、位置ずれ誤差の検出及び補正のために排他的に使用される。
【００５５】
集光太陽光３８４は、水平及び垂直の両方向において中心線３６６、３６８からオフセットしている。図のように位置づけられると、集光太陽光３８４は測定可能な温度差を熱センサに作り出し、第１熱センサ３９２は第２熱センサ３９４より高い温度を検出し、第３熱センサ３９６は第４熱センサ３９８より高い温度を検出する。したがって、熱センサ３９２、３９４、３９６、３９８から情報を受信するシステムコントローラは、ソーラーシステムの位置を調節して、位置ずれを減らし、望ましくは、より完全に集光太陽光をソーラーセル上に方向づける。図８に示した機構は、他の実施形態にも組み込むことができ、多様な他の実施形態に関して記載した機構は、図８に示したものと同様の実施形態に組み込むことができる。
【００５６】
図９は、ソーラー受光装置４６０の断面図を図示する。特段記載のない限り、構成要素の指定番号は、それらが２００ずつ増分されていることを除いて、上記図５〜図７において使用したものと同様である。熱センサ４９２、４９４の複数の可能な位置が示されている。
【００５７】
ソーラー受光装置４６０は、ソーラーセル４６２、透明カバー４６４、カプセル材料４７０、フレーム４７２、及び１つ又は複数の熱発散機構４７４などを含み得る。ソーラーセル４６２は、裏側接触式、裏側接合式ソーラーセル、又は他の適切な型式のものでよい。透明カバーはガラス又はアクリルシートでよく、好ましくは反射防止コーティングを有する。カプセル材料は、透明カバー４６４の下でソーラーセル４６２の周囲を囲み、支持することができる。フレーム４７２は、ソーラーセル４６２、カプセル材料４７０、及び透明カバー４６４、並びにバックシート又は、実施形態により異なり得る、ダイオード、相互接続部などのその他の包含される構成要素を支持できる。熱発散機構４７４は、図のようにフィン、及び高温伝導性を有する接着剤又は他のペーストを含むことができる。ソーラー受光装置４６０全体は、フレーム４７２により支持されるソーラーモジュール又はソーラーパネルとして形成される。
【００５８】
第１の熱センサ及び第２の熱センサ４９２、４９４は、ソーラーセル４６２との熱結合を可能にするように、受光装置が製造された後にソーラーセル４６２と、好ましくはバックシートの外面上で連結され得る。熱センサ４９２、４９４は、カプセル材料４７０内に及び／又はカプセル材料４７０によって囲まれるように配置され得る。熱センサ４９２、４９４は、存在する場合はバックシートに、ないしはソーラーセル４６２の周囲に形成された積層体の中に配置されて連結され得る。ソーラー受光装置４６０内に配置された場合、導線はバックシートを通じて後ろを通り、穿孔、縁部、又は他の配線が通る接合部若しくは継ぎ目を通じて出る。特定の実施形態では、熱センサ４９２、４９４は、半導体装置としてソーラーセル４６２に組み込まれ得る。
【００５９】
あるいは、熱センサ４９２、４９４は、所望により、フィンの下、熱発散構成要素内、又は熱接着剤に、又は所望により他の場所が含まれる熱発散機構４７４上に配置されてもよい。
【００６０】
特定の実施形態では、他のタイプのセンサが使用され得る。例えば、センサを直接取り囲むソーラーセルの部分によって受光される集光太陽光の強度を決定するために、ピンホール又は円筒形の光センサが使用され得る。他の実施形態では、特定の場所における電流及び／又は電圧の検出を用いて、検出及び比較が行われる別の位置に対するその太陽光集光度を推測することができる。センサのタイプにかかわらず、測定された位置ずれを、付随するソーラーシステムを制御するための根拠として使用することができる。
【００６１】
図１０は、ソーラー受光装置８５０の一部に隣接するセンサ連結装置８００の実施形態を図示する。センサ連結装置８００は、横木８１０、延長部８２０、１つ以上の熱センサ８３０、８４０、及び、熱センサ８３０、８４０に連結された１つ又は複数の導線８０４を含むことができる。ソーラー受光装置８５０は、モジュール部分８６０とフィン部分８７０とを備える。したがって、センサ連結装置８００の例示の実施形態は、好ましくは、モジュール部分８６０から熱を拡散させるためにフィンが使用される実施形態に使用される。好ましくは、フィンはモジュール部分の長さに沿ったどこかにモジュール部分８６０から離間して配置され、連結装置はモジュール部分に直接接触するがフィン部分には置かれないようにし、いくつかの実施形態では、そのような配置が使用される。
【００６２】
センサ連結装置８００は、ソーラー受光装置８５０の温度動作範囲にわたって安定な形を維持するに十分な材料、かつ好ましくはソーラーモジュールの熱勾配に影響しないように低熱伝導性を有する材料で構成されるのが好ましい。例えば、強度のあるプラスチック又はセラミックが使用され得る。センサ連結装置８００は、モジュール部分８６０接触してフィン部分８７０のフィンの間に嵌め合わされる大きさであることが好ましい。したがって、センサ連結装置８００は、図のように比較的幅が狭くてもよく、あるいはフィン部分８７０が許容する場合はより幅広でもよい。センサ連結装置８００は、延長部分８２０に対して実質的に横断方向に延在する横木８１０を有することができる。横木８１０は、挿入されたときにフィン部分８７０のフィンの間で延長部分８２０が移動するのを阻止するように、センサ連結装置８００の中心から十分に遠くまで延在できる。このようにして、熱センサ８３０、８４０の望ましい位置づけは、構成要素の物理的干渉に依存することにより、詳細な測定を用いずに達成され得る。したがって、熱センサ８３０、８４０は、好ましくは、横木８１０がフィン部分８７０に接触して静止しているときに所望の位置でそれらの熱センサをモジュール部分８６０と接触させる位置にて、延長部分８２０に沿って位置づけられる。
【００６３】
熱センサ８３０、８４０は、本明細書に記載の熱トラッキングシステムのための熱センサとして機能できる。したがって、それらは、好ましくは、ソーラーシステムの動作中にソーラー受光装置８５０が受ける集光太陽光が引き起こす熱の影響を検知することを可能にするモジュール部分８７０上の場所に位置づけられる。好ましくは、それらは、適切な温度差の計算を可能にする検知を行うために適切な距離で離間して配置される。特定の実施形態では、単一のセンサ連結装置８００上に任意の数のセンサが存在することが望ましい場合がある。
【００６４】
導線８０４は、熱センサ８３０、８４０の一方又は両方から延びる１本の又は複数の電線であり得る。導線８０４は、センサ連結装置８００の表面に沿って、又はその上に形成されたチャネル若しくは溝に沿って延在できる。
【００６５】
モジュール部分８６０は、フレーム、バックシート、フィン部分８７０に連結されたソーラー受光装置８５０の部分の個々の構成要素又は組立て品の任意の他の部分であり得る。したがって、ソーラー受光装置８５０を構成する他の要素が、光起電ソーラーセル、カプセル材などを含んで、図示した実施形態のモジュール部分８６０の下に存在できる。いくつかの実施形態では、フィン部分８７０は、熱接着剤、熱ペースト、又は他の熱伝導性支援要素によってモジュール部分８６０に連結される。
【００６６】
図１１は、ソーラー受光装置９５０のフィン部分９７０に対して取り付けられたセンサ連結装置９００を図示する。特段記載のない限り、構成要素を指定する番号は、１００ずつ増分されていることを除いて、上記図１０において使用されたものと同様である。図示するように、横木９１０は、フィン部分９７０の２つの隣接するフィンの間でのセンサ連結装置９００の移動を阻止するように十分に遠くまで延出している。
【００６７】
図１２は、図１を参照して上述したものと同様の機構を有するソーラーシステムを図示する。特段記載のない限り、構成要素を指定する番号は、４００ずつ増分されていることを除いて、上記図１において使用されたものと同様である。トルクチューブ５２０は、昇降モーター５０４によって支持及び調節され得る。同様に、方位角モーター５０６は、昇降モーター５０４に垂直方向にトルクチューブ５２０を支持及び位置づけることができる。モーターの一つの構成が示されているが、ソーラーシステム５００の構成要素の位置を調節するためにトルクチューブ５２０及び１つ以上の横木５３０などの他の組み合わせを使用できることにより、ソーラー集光装置５４０及びソーラー受光装置５６０の位置を調節することができる。１つの非限定的な例は、１つのモーターが傾斜角を制御し、別のモーターが傾斜軸の周囲でシステムを回転する、傾斜角度にあるソーラーシステム５００である。
【００６８】
ソーラー受光装置５６０から制御システム５０２まで延びるセンサ導線５９９が示されている。導線５９９の場所及び移動は、任意の所望の経路に沿って延びてよい。同様に、この特定のソーラー受光装置５６０に検知機構が組み込まれていなくてもよく、又は、ソーラーシステム５００のソーラー受光装置５６０のいくつか若しくは全てにセンサが組み込まれていてもよい。したがって、検知機構から制御システム５０２への情報の伝達は、実施形態に応じて１つ又は複数の導線セットを使用できる。
【００６９】
制御システム５０２は、センサ導線５９９を通じて検知機構からの情報を受信することができる。制御システム５０２はそれに応答し、昇降モーター５０４及び／又は方位角モーター５０６の一方又は両方を作動させて、検出及び解明された位置ずれ誤差を減少することができる。制御システム５０２は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、汎用コンピュータ、又は他のマイクロプロセッサ装置等の単一のデバイス、若しくはソーラーシステム５００のための制御動作を行う電子処理装置などの機構、であり得る。制御システム５０２は、電圧が閾値に達したときにステップさせるためにモーター５０４又は５０６に信号を送信する電圧コンバイナ及び増幅器でもよい。
【００７０】
例えば図１３及び１４のものを含む以下に記載の流れ図及び概略図は、本明細書に記載の機構のいくつかを具現化したソーラーシステムに好適な技法を説明する流れ図を示す。方法６００、７００を含む、記載事項のいずれかと関連して実行される様々なタスクは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせによって実行され得る。方法６００、７００についての下記の説明では、例示を目的として、図１〜１２に関連して上述した要素について言及することがある。実際には、方法６００、７００は部分的に、例えば、温度センサ２９２、２９４、制御システム５０２、及び／又は昇降モーター５０４又は方位角モーター５０６など、記載のシステムの異なる要素によって実行され得る。方法６００、７００を含む例示の方法のいずれかが、任意の数の追加の又は代替のタスクを含んでもよく、流れ図に示したタスクが例示の順序で実行される必要はなく、本明細書に詳細に記載されていない追加の機能を有するより包括的な手順又はプロセスに記載の方法を組み込んでもよいことを理解されたい。
【００７１】
図１３は、ソーラーシステムを制御する方法６００を図示する。第１のセンサは、ソーラーセル上の又はその近くの第１の場所の第１の温度を測定するために使用される（６０２）。上述のように、センサは、熱電対又はＲＴＤ（測温抵抗体）のような熱センサであり得る。第１の温度を測定するとき、センサは、その測定に使用するための数々の異なるタイプの情報のいずれかを提供できる。例えば、全てのセンサと同じように第１のセンサは電圧を提供することができ、それに基づいて関連する温度を入手できる。同様に、温度値もまた提供され得る。異なるセンサの種類によって、センサの場所の温度測定を可能にする追加的な種類の情報が提供され得る。制御システムは、図１２に示すように、第１のセンサ及び第２のセンサから情報を受信することができる。
【００７２】
ソーラーセル上の又はその近くの第２の場所の第２の温度を測定するために第２のセンサを使用できる（６０４）。第１の温度と第２の温度を比較して、ソーラーセル６０６にわたる温度差又は温度勾配を決定できる。温度差を決定することによって、ソーラーシステムの既知の温度プロファイルから位置ずれ角度又はトラッキング誤差若しくは位置決め誤差を決定できる。例えば、１度の位置ずれ角度につき約１０℃の温度差がシステムに生じることがわかっているときに、１５℃の温度差が存在するならば、位置ずれ角度は約１．５度になると推測することができる。
【００７３】
ソーラー受光装置が第１のセンサと第２のセンサの間の温度差ゼロで動作することが好ましいならば、制御システムはソーラーシステムの位置を調節して、温度差をおよそゼロまで下げることができる。しかし、いくつかの実施形態では、温度差ゼロよりもむしろ所定の温度勾配に達することが望ましい場合がある。例えば、ソーラーセルの中心線が２つの熱センサの間の中心線からオフセットしている場合、集光太陽光をそれらのセンサの間の中心線ではなくソーラーセルの中心上に適正に置くために、特定の温度差を作り出すことが望ましい場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、所定値に達するように温度差を増加することが望ましい場合がある。
【００７４】
このようにして温度差を決定した後、その温度差が所定値と同等か、それより低いか、又は大きいかについての評価を行う（６０８）。例えば、温度差がゼロであることが望ましく、実質的に温度差がゼロである場合、所望の値から外れている温度差を監視するために方法６００を繰り返すことができる。本明細書で使用するとき、「実質的に」は、所定値の、定められた許容誤差の範囲内の値を意味する。例えば、温度差はゼロが望ましいが、０．０１℃未満の温度差の値は、調節目的のために許容可能にゼロに近いとみなすことができる。
【００７５】
いくつかの実施形態では、温度の変化は、例えば０．０５℃のような特定の既定の閾値に対する絶対値として比較され得る。小さい過渡的な温度差を生じさせるようなシステムの不完全さ又は周囲条件による小さい変化に対する感度を低くするために、その閾値未満の任意の温度差は無視することができる。特定の実施形態では、太陽テーブル又は光トラッキングの使用など別の方法によってトラッキングを実行し、温度変化が閾値を超えたときだけ熱トラッキング技法を使用することができる。
【００７６】
加えて、いくつかの実施形態では、２つの熱センサの間に中心に位置しないように照射パターンを生成するやり方で集光太陽光を方向づけることが望ましい場合がある。そのような実施形態では、２つのセンサ間の所定の望ましい温度差は、センサの配置に依存して正又は負のいずれかの非ゼロとなるであろう。したがって、いくつかの実施形態では、ソーラーシステムをより正しく位置合わせするために又はソーラーシステムをより有利な位置に調節するために、ソーラーシステムの位置を調節して必要に応じて温度差を生じさせる又は増すことが望ましい場合がある。
【００７７】
したがって、例えば差がゼロであることが望ましい場合に、温度差が所定値を超えている場合、又は温度差が許容範囲を超える所定値からの偏差を有する場合、ソーラーシステムの位置を調節して、推測される角度の位置ずれを減らす（６１０）ことができる。そのような調節は、昇降モーターのようなモーターを使用して実行できる。好ましくは、その調節は、角度の位置ずれを減少することによってソーラーセルの電気エネルギー出力及びソーラーシステムの総効率を増す。そのような調節後、方法（６００）を必要に応じて繰り返して、所望の角度の位置を維持することができる。いくつかの実施形態では、中央コントローラによる補正のための合計又は平均検出位置ずれを決定するためにいくつかのセンサ区域を評価できる。センサは、同じセル又は同じ受光装置からの、又はソーラーシステム全体にわたって分布するいくつかのセル又はモジュールからの温度信号を検出できる。
【００７８】
図１４は、図８の代表的な実施形態におけるような、２軸検知及び位置決めを使用するソーラーシステム制御方法（７００）を図示する。第１のセンサは、ソーラーセルの第１の場所での第１の温度を検出するために使用され得る（７０２）。第２のセンサは、ソーラーセル上の第２の場所での第２の温度を測定するために使用され得る（７０４）。好ましくは、第１のセンサ及び第２のセンサは、ソーラーセル又はソーラー受光装置にわたって一方向に沿って配置される。第３のセンサ及び第４のセンサを使用して、ソーラーセルの第３の場所及び第４の場所で第３の温度及び第４の温度を検出することができる（７０６、７０８）。好ましくは、第３のセンサ及び第４のセンサは、ソーラーセル又は受光装置にわたって第２の方向に沿って配置され、第２の方向は第１の方向に対して実質的に垂直である。任意のセンサ同士の間のオフセットは所望により選択することができる。
【００７９】
第１の温度と第２の温度を比較して第１の温度差を決定できる（７１０）。同様に、第３の温度と第４の温度を比較して第２の温度差を決定できる（７１２）。それぞれの温度差を使用して、垂直方向にソーラーセルを横切る温度勾配を決定できる。方法（６００）を参照して上述したように、第１の温度差を第１の所定値と比較して、温度差が所望の値を超える角度の位置ずれと相関するかどうかを確認できる（７１４）。上述のように、所定値は、選択した値又はゼロ温度差を含む任意の値であり得る。同様に、第２の温度差を第２の所定値と比較して、それが所定の値を超えているかどうかを決定できる（７１６）。第１の所定値と第２の所定値は、その実施形態に応じて、同じでもよく、異なっていてもよい。
【００８０】
第１の所定値に対する第１の温度差の比較が許容可能な範囲内であれば、方法（７００）を必要に応じて繰り返すことができる。同様に、許容可能な第２の温度差の結果により、第３のセンサ及び第４のセンサの使用のために方法（７００）を繰り返すことができる。第１のセンサ及び第２のセンサは、所望により、第３のセンサ及び第４のセンサと同じクロック周期で又は非同期的に動作できる。
【００８１】
第１の温度差と第１の所定値との比較が、許容範囲を超える大きい角度のソーラーシステムの位置ずれと相関するときは、ソーラーシステムの位置が調節され得る（７１８）。第１のセンサ及び第２のセンサは第１の方向に沿って位置づけられるので、ソーラーシステムの位置とのこの相関は、システムの一軸にのみ関するものである。したがって、例えば、縦方向にオフセットされているセンサに関しては、ソーラーシステムの位置ずれは、水平軸に関するソーラーセルの位置を調節することによって補正される。同様に、水平方向にオフセットされているセンサに関しては、縦軸に関するソーラーセルの位置を調節することによって位置ずれが補正され得る。
【００８２】
例示を目的としてソーラーセルの位置決めを使用しているが、特定の実施形態では、同じ結果を達成するために、ソーラーシステムの位置の調節が、ソーラー受光装置及び／又はソーラー集光装置を同時に１つ又は複数の方向に再配置することをもたらすことができる。同様に、縦にオフセットされているセンサによって検出される温度差は、特定の実施形態においては、センサのオフセットと実質的に同じ方向に延在する軸に関するソーラーシステムの位置の調節をもたらすが、構成要素の配置のために、角度のオフセットの減少をもたらす。したがって、本明細書では説明目的のために特定の方向が使用されるが、実際のセンサのオフセット及び位置の変化は、多様な方向におけるものであり得る。
【００８３】
したがって、第２の温度差を第２の所定値と比較することができ７１６、その比較の結果として、望ましくない大きい位置ずれの存在が決定されたときは、ソーラーシステムの位置は第２の方向に調節され得る７２０。第１の調節（７１８）と同じく、第２の方向への実際の回転軸は、その実施形態に望まれるように、第３のセンサ及び第４のセンサのオフセット方向又は別の方向と合わせることができる。したがって、少なくとも一実施形態では第１のセンサ及び第２のセンサは仰角軸に沿っての位置ずれと相関し、第３のセンサ及び第４のセンサは方位角軸に沿っての位置ずれと相関するが、他の実施形態ではその逆も真であり得る、又は各センサ設定が異なる軸と相関できる。
【００８４】
図１５〜１８は、集光型光起電システムを含む集光型ソーラーシステムの熱トラッキングシステムの別の実施形態を図示する。図１５〜２２を参照し説明した要素の多くは、図１〜１４を参照して上に記載した要素と同様である。例えば、熱センサを参照するとき、それらの熱センサは上述したタイプのものであり、上述の出力信号を生成するものであると理解されるべきである。図１５は、上述の光起電受光装置と同様の光起電受光装置１８００の一部の斜視図を図示している。光起電受光装置１８００は、光起電積層板１８１０と、ヒートスプレッダ１８２０と、熱センサ連結装置１８３０とを備える。更に図１６を参照すると、光起電受光装置１８００の一部の断面図が示されている。
【００８５】
光起電積層板１８１０は、バックシート１８１２と、カプセル材１８１４と、光起電ソーラーセル１８１６と、透明カバー１８１８とを含むことができる。例示の光起電積層板１８１０は複数の構成要素を含み、それらは、任意の特定の実施形態に存在する場合もあり、しない場合もある。例えば、特定の実施形態では、透明カバー１８１８は除外され得る。他の実施形態では、バックシート１８１２が除外され得る。更に他の実施形態では、追加の要素が存在できる。例えば、熱接着剤又は熱発散インサートをカプセル材１８１４とヒートスプレッダ１８２０の間に配置できる。別の例として、個々のソーラーセル１８１６の間に相互接続が存在し得、そのような相互接続は、いくつかの実施形態ではバイパスダイオードを含み得る。これら及び他の同様の機構は、熱トラッキング技法の例示及び説明の明解性を期するために割愛されている。
【００８６】
カプセル材１８１４はソーラーセル１８１６を囲み、密閉できる。カプセル材１８１４は、任意の望ましい材料から選択され得、ソーラーセル１８１６の両側に存在できる。ソーラーセル１８１６は、例えばカリフォルニア州Ｓａｎ  ＪｏｓｅのＳｕｎＰｏｗｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが製造しているようなものなど、背面接触、背面接合式ソーラーセルを含む、前面接触又は背面接触式ソーラーセルであってよい。ソーラーセル１８１６は、自然光か集中光かにかかわらず太陽光の方を向いて位置づけられるように設計、構成、及び意図される日照前面すなわち動作側を有し、太陽光を電気に変換することができる。光起電積層板１８１０及びしたがって光起電受光装置１８００は、太陽光を受光するように配置される同様の日照前面すなわち動作側を有するものとして表現され得る。反対側の背面すなわち後側は、受光される太陽光に背を向けるように配置される、反対側である。理解されるように、例えば光起電受光装置１８００を使用する場合のあるもののような集光型太陽光発電ソーラーシステムにおいて、受光装置１８００の前側を太陽の方に向ける代わりに、例えば、上記１４０のようなソーラー集光装置を含む集光鏡面のような反射面から太陽光を受光してもよい。
【００８７】
ヒートスプレッダ１８２０は、光起電積層体１８１０の後側に連結される折り畳まれたフィン設計であり得る。ヒートスプレッダ１８２０は、第１の開放側１８２２と、第２の開放側１８２４とを有することができる。空気がヒートスプレッダ１８２０の表面の上を流れ、それによってヒートスプレッダ１８２０からの熱を周囲環境に移動することができる。本明細書に記載の熱トラッキング技法を使用する特定のソーラー集光システムは、折り畳みフィンヒートスプレッダ１８２０のようなヒートスプレッダを使用して、受動的冷却によってその動作温度を低減することにより光起電積層板１８１０の性能を向上させることができる。いくつかの実施形態では、空気チャネル及びデフレクタを使用して、特定のやり方でヒートスプレッダ１８２０の上に空気を方向づけることができる。加えて、いくつかの動作条件では、周囲環境の風が強いか、ないしは他の何らかによって、ヒートスプレッダ１８２０の上を流れる空気及びそれを通じて流れる空気がある場合がある。ヒートスプレッダ１８２０は、第１の側１８２２又は第２の側１８２４のどちら側により近いかにかかわらず、光起電積層板１８１０に沿っていずれの縁部よりも短く、部分的にのみ延在できる。
【００８８】
ヒートスプレッダと呼んでいるが、この伝熱装置は、ヒートシンク、熱交換器、又は、光起電積層板１８１０から周囲環境に熱を伝える用途のために構成される物を含む他の任意の熱管理装置とも呼ぶことができる。特定の実施形態では、伝熱装置は受動的構成要素であるが、他の実施形態は、例えば強制流体冷却のような能動的冷却要素を組み込むことができる。
【００８９】
ヒートスプレッダの上を流れる空気を引き起こす状況がなんであれ、かつ空気が第１の側１８２２又は第２の側１８２４のどちら側から進入するかにかかわらず、ヒートスプレッダ１８２０を通じて移動する空気は、ヒートスプレッダ１８２０の温度プロファイルに影響を与えることができ、ヒートスプレッダ１８２０と光起電積層板１８１０との間の伝熱のために、光起電積層板１８１０の温度プロファイルにも同様に影響を与えることができる。したがって、熱トラッキングの目的のために積層板の熱勾配を決定することは有用であり得るが、それに加えて、積層板を通過して流れる又は隣接するヒートスプレッダの上を通って流れる空気によって引き起こされる全ての相違を説明することも有用であり得る。
【００９０】
図１６を参照すると、空気の流れの方向が示されている。周囲環境からの比較的冷たい空気が第１の開放側１８２２に入り、ヒートスプレッダ１８２０を水平に（図示せず）通過して、第２の開放側１８２４から出て行く。したがって、ヒートスプレッダ１８２０は、第１の側１８２２の近くで比較的冷たく、第２の側１８２４の近くで比較的温かくできる。したがって、たとえ集光太陽光が位置ずれなしに上述したように光起電受光装置１８００に方向づけられていても、第１の側１８２２により近く配置された第１の熱センサ１８４０は、第２の側１８２４の近くに配置された第２の熱センサ１８４２よりわずかにより冷たい温度を経験できる。ヒートスプレッダ１８２０を通じた空気の流れによって引き起こされるこの温度の相違は、光起電受光装置１８００が受光する集光太陽光の帯域の位置と相関しない第１の熱センサ及び第２の熱センサ１８４０、１８４２によって測定される熱勾配を生成できる。これらの条件において熱勾配の測定値が補正されない場合、ソーラーシステムはその熱勾配に応じてその位置を調節、不必要にかつ非効率的に太陽光の位置ずれを受光装置に導入することになる。
【００９１】
図１５〜１８に図示した光起電受光装置１８００の実施形態は、第３の熱センサ及び第４の熱センサ１８５０、１８５２を含む。第３の熱センサ１８５０は第１の開放側１８２２の近くに配置され、一方、第４の熱センサ１８５２は第２の開放側１８２４の近くに配置される。いくつかの実施形態では、第３の熱センサ及び第４の熱センサ１８５０、１８５２は、例えば積層体１８１０から外方に延在する柱又はスペーサの上などに、光起電積層体１８１０からオフセットしてすなわち離間している。第３の熱センサ及び第４の熱センサ１８５０、１８５２は、第１の端部及び第２の端部１８２２、１８２４を通じてヒートスプレッダ１８２０を通過する空気の流れの中に位置づけることができる。当業者には明白なように、示される空気の流れの方向及び熱センサの番号付けは限定的でなく、逆の空気の流れ及び／又は逆の順序の熱センサの企図は、本明細書に記載の技法と合致している。
【００９２】
全体を通じて参照に使用されるとき、ソーラーシステム１８００が水平レベルで太陽が真上にある正午の位置である間、第１のセンサ及び第３のセンサ１８４０、１８５０は、それぞれ、第２のセンサ及び第４のセンサ１８４２、１８５２よりも垂直方向に高い位置に対応する。したがって、図２を参照すると、第１のセンサ及び第３のセンサ１８４０、１８５０は、受光装置１６０内で太陽１８０により近く、より上方又はより太陽側に位置づけられることになり、一方、第２及び第４のセンサ１８４２、１８５２は、横木１３０により近い、又はより下方若しくは地面側により近くなる。水平レベル位置からの極端な回転角の間にセンサの向きが反転することがあり得るが、この仕様は、全体を通じて使用される。
【００９３】
熱センサ１８４０、１８４２、１８５０、１８５２のそれぞれは、単独で、又は例えばその１つの直列接続若しくは２つの直列接続による組み合わせにおいて、制御システム１８６０に電気的接続などによって連結及び／又は接続され得る。制御システム１８６０は信号を受信でき、信号は熱センサ１８４０、１８４２、１８５０、１８５２のそれぞれからの温度又は測定値を提供する電圧を伝達し、それらの測定値から温度値が導出され得る。特定の実施形態では、熱センサは直列に接続でき、したがって制御システム１８６０は、その結果得られた電圧など、結果として得られる信号のみを受信できる。
【００９４】
いくつかの実施形態では、熱センサ１８４０、１８４２、１８５０、１８５２の１つ又は複数は、熱センサ１８４０、１８４２、１８５０、１８５２の別の１つに逆極性で接続され得る。例えば、更に図１７を参照すると、第１の熱センサ及び第２の熱センサ１８４０、１８４２は、図のように、直列であるが互いに逆極性で接続され得る。同じように、第３の熱センサ及び第４の熱センサ１８５０、１８５２も同様に接続され得る。逆極性接続は、直列回路の２つの連続するセンサの正極が接続される図のような配列で存在する。標準の直列回路では、２つのセンサの間が、１つのセンサの正極から直列の次のセンサの負極に接続される。
【００９５】
それぞれの対のセンサの間の接続１８４４、１８５４及び本明細書に記載の任意の実施形態の任意の対のセンサの間の接続は、温度範囲にかけて電気抵抗の変化が少ない材料であり得る。いくつかの代表的な材料は、広い温度範囲にわたって同様の一定の抵抗率を有するものであり、とりわけ、コンスタンタン及びマンガニンである。特定の実施形態では、銅をセンサの構成体の他の材料と組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、熱センサは、異なる構成要素のために又は異なる構成要素間の相互接続のためにいくつかの異なる材料を組み込むことができる。
【００９６】
本明細書に記載の任意のセンサは、任意の望ましい材料の電線又は他の導体を第２の電気接続部分に延ばすことによって形成される電気的接続部分を含み得る。具体的には、いくつかの実施形態では、センサ同士の間をコンスタンタンで接続することができる。第２のセンサの一部として第２の電気的接続部分を含めることができ、したがって、２つの対のセンサを接合することができる。温度とともに変化する電圧を生成する熱電効果を利用することにより、一方又は両方の電気的接続部分が、センサのベースを形成できる。したがって、本明細書に記載のセンサの実施形態は別個の構成要素である必要はなく、むしろ、熱トラッキングシステムの実施形態のための望ましい温度特性又は熱検知特性を生み出す統合された要素を含み得る。
【００９７】
逆極性接続の効果は、２つのセンサ間の値の差が望ましいときに特に有用である。例えば、熱勾配の存在、大きさ、及び方向（標識）を決定する際、問題となるのは２つのセンサの読み取り値の間の差であって、センサの読み取り値そのものではない。したがって、測定された温度に応答して異なる電圧を熱センサ１８４０、１８４２、１８５０、１８５２が生成する実施形態では、光起電積層体における熱勾配を図１７に示した配列から決定できる。例えば、受光装置の日照側に対して集光太陽光が位置ずれしている場合、第１のセンサ１８４０は第２のセンサ１８４２より高い電圧を生成する。しかし、逆極性接続は、制御システム１８６０によって受信、測定、又は検出されるそれら２つの間の差と同等の電圧値をもたらす。制御システムが応答してソーラーシステムの位置を調節するようにモーター１８７０を動作するので、集光太陽光の帯域が下方に、第２のセンサ１８４２に近づく方向に移動する。第１のセンサ及び第２のセンサ１８４０、１８４２の直列回路に検出される電圧は、それに応じて、センサ１８４０、１８４２の間で測定される熱勾配が最小化されながらゼロまで減少する。次いで、制御システム１８６０は、モーター１８７０を介してソーラーシステムの位置の調節を停止できる。
【００９８】
受光装置上の集光太陽光の位置調節をする目的のための光起電積層体における熱勾配の測定と同様に、第３の熱センサ及び第４の熱センサ１８５０、１８５２によって生成される値の比較に基づいて、第２の補正熱勾配を決定できる。第１の熱センサ及び第２の熱センサ１８４０、１８４２に関して上述した配列と同様の、図１７に図示した逆極性配列を介して、第２の熱勾配を決定できる。特定の実施形態では、第１の対のセンサ１８４０、１８４２及び第２の対のセンサ１８５０、１８５２のいずれも直列接続されないことに注意されたい。いくつかの実施形態では、センサ１８４０、１８４２、１８５０、１８５２のいくつか又は全てが制御システム１８６０に直接に接続され得、センサそれぞれからの情報を直接に制御システム１８６０に提供する信号を供給することができる。次いで、制御システム１８６０内の動作を用いて、任意の勾配の決定又は補正を実行できる。
【００９９】
特定の実施形態では、モーター又は制御システムによってなど、ソーラーシステムの位置の調節を増補及び通知するために第２の熱勾配を使用できる。例えば、第２の熱勾配の大きさが所定の閾値未満の検知不能な小さい値である又はゼロであるならば、制御システム１８６０は、第１のセンサ及び第２のセンサ１８４０、１８４２のみから受信する情報に応答して動作できる。しかし、第２の熱勾配の大きさが閾検出値を超えているならば、制御システム１８６０の動作、とりわけ、モーター１８７０を介したソーラーシステムの位置の調節に関する動作は、第２の熱勾配の検出に応答して修正できる。
【０１００】
図１６に示す例示の配列では、ヒートスプレッダ１８２０を通る空気の流れが光起電積層体１８１０の熱プロファイルに影響するために十分に一方向性であるならば、第２の熱勾配が測定可能である。第４のセンサ１８５２によって検知される温度の値は、第３のセンサ１８５０によって検知される温度の値より高くなる。これは、ヒートスプレッダ１８２０の第１の開放側１８２２に入る冷たい空気が、ヒートスプレッダ１８２２に沿ってそれを通って移動するにつれて温まるからである。第２の開放側１８２４を通って出るとき、第４のセンサ１８５２の周囲の空気は、第３のセンサ１８５０から第１の開放側１８２２を通過して流れたときのそれより温かくなる。したがって、検知した温度に応答してセンサが電圧を生成する実施形態では、第４のセンサ１８５２は、第３のセンサ１８５０より高い電圧を生成する。図１７の回路構成は、測定されているのが温度差であるにもかかわらず、どのようにして制御システム１８６０が電圧値としてこの情報を受信できるかを図示している。本明細書に記載の符号規約は任意のものであり、例としてのみの役割を果たし、反対の符号表記もまた、そのシステム全体を通じて一貫性が維持される限りは使用され得ることに注意されたい。
【０１０１】
制御システム１８６０は、第１の熱勾配によって示される位置ずれを補正するためにモーター１８７０を介してソーラーシステムの位置を通常は調節するものであるが、調節量そのものが、第２の熱勾配に関する情報の結果として調節されてもよい。例えば、第１のセンサ及び第２のセンサ１８４０、１８４２によって検知される第１の熱勾配は、集光太陽光が更に太陽方向になるようにソーラーシステムを位置づけることによって通常は位置ずれの低減を示すが、第２の熱勾配が、実質的に第１の熱勾配の全てがヒートスプレッダを通る空気の流れによって引き起こされる光起電積層体（又は他の、熱センサの位置づけの面）における熱プロファイルの結果であったことを示した場合は、集光太陽光の位置の調節の大きさが低減又は除去され得る。このようにして、熱トラッキングシステムの特定の実施形態は、集光太陽光が光起電受光装置上に適切かつ望ましく位置調節されているときでさえも第１の熱勾配が存在できることを認識する。第２の熱勾配の測定値は、太陽光の位置ずれではなく空気の流れによって引き起こされた第１の熱勾配を補正しようとするソーラーシステムの動きを阻止することができる。
【０１０２】
図１８は、熱センサ１８４０、１８４２、１８５０、１８５２を位置づけるために使用され得る熱センサ連結装置１８３０の一実施形態を図示する。図で、熱センサ１８４０、１８４２、１８５０、１８５２から出ている電線１８５６は、明確性を期するために簡略化されており、異なる実施形態においては、熱センサ１８４０、１８４２、１８５０、１８５２を制御システム１８６０に接続するいくつかの電線が、１回路に１つ又は１センサにつき１つのいずれかで存在する場合がある。熱センサ連結装置１８３０の例示の実施形態は、第３のセンサ及び第４のセンサ１８５０、１８５２を更に標高を増加させるためのオフセット部分１８３２を図示し、これは、それらをヒートスプレッダ１８２０を通る空気の流れに置くことができる。
【０１０３】
図１９及び図２０は、熱トラッキングシステムの別の実施形態を用いるソーラーシステム１９００を図示する。ソーラーシステム１９００は、トルクチューブ１９０２、横材１９０４、複数の反射要素１９０６、及び受光要素１９０８、１９０９で構成されている。２つの対称な受光要素１９０８、１９０９のそれぞれは、少なくとも２つの熱センサが連結されている光起電積層板を備え得る。例えば、第１の受光要素１９０８は、第１の上位熱センサ１９２０及び第１の下位熱センサ１９３０を備え得る。第２の受光要素１９０９は、第２の上位熱センサ１９２２及び第２の下位熱センサ１９３２を備え得る。ソーラーシステム１９００は、更に、制御システム１９５０及びモーター１９６０を備え、制御システム１９５０は、以下に詳述するような構成においてモーター１９６０及びセンサ１９２０、１９２２、１９３０、１９３２に電線１９５２を介して連結される。制御システム１９５０は、情報を受信及び処理し、モーター１９６０によって接続１９５４を通じて可能となるモーター１９６０の動作を介してソーラーシステム１９００の位置を調節するように構成され得る。
【０１０４】
例示の実施形態では、センサ対を備える受光要素は、トルクチューブ１９０２に最も近いものである。他の実施形態では、それらは更に間隔をあけて配置され得る。例えば、特定の実施形態では、受光要素はトルクチューブ１９０２から外方に間隔をあけて置かれた第２の対であり得る。しかし、好ましくは、対の熱センサを含む受光要素のそれぞれは、トルクチューブ１９０２から同じ数の反射要素取り付け位置をあけた距離にある。したがって、右側の第１の受光要素は、トルクチューブ１９０２から外方に数えて２つ目の反射要素に取り付けられた左側の受光要素と対を成すものではない。
【０１０５】
更に図２１を参照すると、図１７に示したものと同様の規約を使用して示した概略的な配置に、センサ１９２０、１９２２、１９３０、１９３２が示されている。受光要素１９０８は、トルクチューブをはさんで受光要素１９０９の反対側に取り付けられているので、第１の上位センサ１９２０が第１の下位センサ１９３０に逆極性で接続され、かつ第２の上位センサ１９２２が第２の下位センサ１９３２に逆極性で接続されるならば、太陽に対する相対的ポインティング誤差の関数としての電圧の出力もまた反対の符号のものになる。他の実施形態と同じく、任意の又は全てのセンサ１９２０、１９２２、１９３０、１９３２は、制御システム１９５０に直接接続され得る。同様に、光起電積層体に沿って配置される配列を表す部分又は日照が予測される受光要素の部分である特定の部分１９２４、１９２６は、上述のように、温度範囲にかけてほとんど抵抗率の変化がない材料で構成され得る。
【０１０６】
ソーラーシステム１９００に示される配列は、センサ１９２０、１９２２、１９３０、１９３２からの情報を受信することによってソーラーシステム１９００の位置ずれの補正を可能にする。例示の向きでは、太陽光１９７０を上から受けており、ソーラーシステム１９００は、その水平位置又はほぼ水平位置に位置づけられている。第１の受光要素１９０８における熱勾配として位置ずれが存在する場合、位置ずれは、最上位のセンサが正極とみなされる場合には、しかしながら第２の受光要素１９０９においてもまた反対の符号表記を有する熱勾配として存在する。しかし、図２０に示す回路配列に存在する熱勾配は電圧を生成し、電圧により制御システム１９５０はそれを位置ずれの減少のために受信し、それに対して作用できる。
【０１０７】
例えば、図２０に示すように、ソーラーシステム１９００が水平から時計回りの向きに位置ずれしている場合、第１の受光要素１９０８の熱勾配は、第１の上位センサ１９２０によって検知される比較的高い温度と、第１の下位センサ１９３０によって検知される比較的低い温度として明示され、温度差を生じさせる。第２の受光要素１９０９は、対応する逆転した温度差を検知する。第２の上位センサ１９２２によって検知される温度もまた、第２の下位センサ１９３２によって検知される温度より相対的に低い。しかし、センサは逆極性で配線されているので、合計出力電圧は単一センサのそれの２倍であり、したがって、図１７に示したセンサ接続手法と比較して、トラッキング誤差の影響を受けやすくなる。
【０１０８】
制御システム１９５０は、回路によって生成され得られた電圧の受信、又は、個々の各センサからの信号の評価による同等の測定値の生成を行い、それに応じて、モーター１９６０を動作できる。したがって、制御システム１９５０によるモーター１９６０の動作は、センサ１９２０、１９２２、１９３０、１９３２からの情報に応答し、位置ずれを低減できる。この構成において、両方のセンサ対によって生成される電圧は、正の電圧量において加法的である。正の電圧量に応答して、制御システム１９５０は、モーター１９６０を介してソーラーシステム１９００の位置を反時計回りに調節し、位置ずれを低減できる。
【０１０９】
ソーラーシステム１９００が反時計回りの方向に同程度位置ずれした場合、設計された回路配列に同じ大きさの負電圧が生じることになり、制御システム１９５０は、その場合もそれに応答して位置ずれを低減するように構成又は適応され得るが、時計回りの方向にモーター１９６０を動作する。当業者には理解されるように、図２０に示す回路配列によって生成される電圧誤差の大きさは、実際、直列接続のセンサ１９２０、１９２２、１９３０、１９３２によって引き起こされる受光要素１９０８、１９０９のいずれかの熱勾配によって生成される電圧の２倍である。したがって、他の実施形態と比較して、制御システム１９５０は、検知された熱勾配の単位電圧当たりの半分の量までソーラーシステム１９００の位置を調節するように構成され得る。
【０１１０】
記載の動作に加えて、受光要素１９０８、１９０９の対称的性質は、空気の流れに関する熱勾配に関しての情報をそれらが制御システム１９５０に提供することを可能にする。図１９に図示した水平位置と同様の向きでソーラーシステム１９００が位置づけられていると、反射要素１９０６によって、図の左側から右側に流れる空気の流れが概ね妨害され、これは、風の経路にわたって同心の単一のトラフを形成する。トラフを下る横断方向の空気の流れは、その空気の流れの方向に垂直方向に開いた端部を熱発散要素が有するために、第２のタイプの熱勾配を受光要素に生成しない。したがって、その空気の流れは、第１の開放側から第２の開放側にヒートスプレッダ要素を通るのでなく、第１の開放側及び第２の開放側に沿った流れである。この構成において、受光要素に第２のタイプの熱勾配が生じる可能性はほとんどない。
【０１１１】
ソーラーシステム１９００が、トルクチューブ１９０２の周囲で時計回り又は反時計回り方向へのより大きい回転によって方向づけられたとき、上述のように、トラフ要素に沿った空気の流れが第２のタイプの熱勾配を生成する可能性はないままである。しかし、そのような向きでは、空気の流れは受光要素の上側から、その受光要素の面に渡って、受光要素の下側の方へと通過し、上記図１６に示したようにヒートスプレッダを通る空気の流れを生じさせる。空気は、上側から下側に又はその逆向きのいずれの方向にも流れ得る。いずれにせよ、その空気の流れは第２のタイプの熱勾配を引き起こし、熱トラッキングによる位置ずれ低減に影響を与える。
【０１１２】
しかし、図１９〜２１に示した実施形態のような配列では、センサ１９２０、１９２２、１９３０、１９３２の対象性及び内部の受光要素センサ間の逆極性を用いた直列接続は、第１及び第２の両方のタイプの熱勾配を構成する制御システム１９５０への信号を生成する。第１の受光要素１９０８に沿った空気の流れは、大きさ及び方向（すなわち、受光要素の上側から下側に又は受光要素の下側から上側に）の両方において、第２の受光要素１９０９に沿った空気の流れと実質的に同様である。加えて、ソーラーシステムがほぼ垂直の向きまで回転され、場の風がシステムに衝突すると、その場の風は受光要素１９０８及び１９０９を通じて同方向及び速度で強制的に空気を流す。そのような状況において、トラッキング誤差信号の調節は必要ない。同様に、図２０に示す実施形態に関しては、トラッキング誤差信号は、空気の流れが２つの受光要素の間で有意に異なるときにのみ調節される必要がある。したがって、制御システム１９５０への単一の接続を用いて、４つの熱センサ１９２０、１９２２、１９３０、１９３２はソーラーシステム１９００の位置ずれを補正できる。
【０１１３】
図２２は、ソーラー集光システムを用いて太陽をトラッキングするための別の技法（２０００）の流れ図である。最初に、熱センサを使用して、ソーラー集光システムの光起電（ＰＶ）積層体の第１の場所及び第２の場所で第１の温度（２０１０）及び第２の温度（２０２０）を検出することができる。上述のように、特定の実施形態では、熱センサ以外の他のセンサを使用してもよい。いくつかの代替手段としては、ＥＭ帯域の可視スペクトルを感知するか又はＵＶ光線若しくは他のＥＭ光線を検出するかのいずれかの、例えば光センサのような、熱強度センサが挙げられる。
【０１１４】
次いで、ソーラー集光システムのためのトラッキング補正を決定すること（２０３０）が可能であり、このトラッキング補正を使用して、ソーラー集光システムの位置づけ中の位置ずれを減少することができる。加えて、センサは、ＰＶ積層体に連結されたヒートスプレッダの上を流れる空気の上流の場所の第３の温度（２０４０）及び下流の場所の第４の温度（２０５０）をそれぞれ検知できる。第３の温度及び第４の温度を検知することにより受信される情報をもとに、トラッキング補正を調節して（２０６０）、ソーラー集光システムのいかなる位置ずれをも、より正確に低減することが可能である。最後に、調節されたトラッキング補正の決定を使用し、それに応じてソーラー集光システムの位置を調節することができる（２０７０）。任意の比較、計算又は決定を含むこの段階は、システムコントローラのような演算処理装置によって実行できる。ソーラー集光システムの位置を調節するモーター又は駆動装置の動作もまた、システムコントローラによって達成できる。
【０１１５】
図２３は、ソーラー集光システムを用いて太陽をトラッキングするための別の技法（２１００）の流れ図である。熱センサは、ＰＶ積層体のような単一のＰＶ受光装置の第１の温度及び第２の温度を検知できる（２１１０）。上述のように、温度は、使用できる１つのセンサのタイプに過ぎない。第１のＰＶ受光装置からソーラー集光システムのトルクチューブをわたって対称に位置づけられた第２の受光装置では、第３のセンサ及び第４のセンサはＰＶ受光装置の第３の温度及び第４の温度を検知できる（２１２０）。全ての温度に関して、図５〜９、１５、１６、又は１９若しくは本明細書に記載の実施形態のいずれかを参照して例示及び説明したものなど、任意のソーラー受光装置内で、いくつかの位置のいずれでも温度を検知できる。次いで、図１９〜２１を参照して示し、説明したように、センサ情報を比較することができる（２１３０）。この情報は、位置ずれを低減するべくソーラー集光システムの位置を調節するためにシステムコントローラが使用できるトラッキング情報を決定し、それにより、ソーラー集光システムの性能を向上させ得る。
【０１１６】
少なくとも１つの例示的実施形態が、上述の発明を実施するための形態で提示されてきたが、莫大な数の変型が存在することを認識するべきである。本明細書に記載する例示的実施形態又は実施形態は、特許請求される主題の範囲、適用性、又は構成を限定する意図が全くないこともまた、認識するべきである。むしろ、上述の発明を実施するための形態は、当業者に、説明された実施形態を実践するための簡便な指針を提供するものである。特許請求の範囲によって規定される範囲から逸脱することなく、本特許出願が出願される時点における既知の等価物、及び予見可能な等価物を含む、諸要素の機能及び配置に、様々な変更が実施可能であることを理解するべきである。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月13日(2014.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光型太陽光発電システムであって、
長手方向に延在し、集光太陽光を受けるように方向付けられる表面を有する表側と、前記表側の反対側であり裏面を有する裏側とを有する光起電受光装置を備え、
前記光起電受光装置は、
前記長手方向に平行に延在する第１縁部及び第２縁部、並びに、複数の光起電ソーラーセルを含む光起電積層板と、
前記長手方向に沿って前記光起電積層板の前記裏側に連結され、前記光起電積層板の前記第１縁部及び前記第２縁部へ向かって、前記第１縁部及び前記第２縁部の手前まで延在するヒートスプレッダと、を有し、
前記集光型太陽光発電システムは、更に、
前記光起電積層板に連結され、前記光起電積層板の温度を検知する第１の熱センサ及び第２の熱センサと、
前記ヒートスプレッダに隣接して配置された第３の熱センサ及び第４の熱センサと、を備え、
前記第１の熱センサが前記第２縁部よりも前記第１縁部の近くにあり、前記第２の熱センサが前記第１縁部よりも前記第２縁部の近くにあり、
前記第３の熱センサが前記第１縁部と前記ヒートスプレッダの間に配置され、前記第４の熱センサが前記第２縁部と前記ヒートスプレッダの間に配置される、集光型太陽光発電システム。
【請求項２】
前記第１の熱センサと前記第２の熱センサとが電気的に接続される、請求項１に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項３】
前記第３の熱センサと前記第４の熱センサとが電気的に接続される、請求項１または２に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項４】
前記第１の熱センサ及び前記第２の熱センサが、前記第３の熱センサ及び第４の熱センサに電気的に接続される、請求項１から３の何れか一項に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項５】
前記第１の熱センサ、前記第２の熱センサ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサが直列に接続される、請求項１から４の何れか一項に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項６】
前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサが、前記光起電積層板の前記裏面から離間して配置される、請求項１から５の何れか一項に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項７】
前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサがそれぞれ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサを前記光起電積層板から離間して位置づけるオフセット部材の上に配置される、請求項１から６の何れか一項に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項８】
前記第１の熱センサが、前記第２の熱センサに逆極性で接続される、請求項１から７の何れか一項に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項９】
前記第３の熱センサが、前記第４の熱センサに逆極性で接続される、請求項１から８の何れか一項に記載の集光型太陽光発電システム。
【請求項１０】
集光太陽光を生成するために太陽光を集光する反射面と、
前記集光太陽光を受けるように位置づけられる前記光起電受光装置と、
前記集光型太陽光発電システムの位置を調節するモーターと、
前記モーターを動作させ、前記第１の熱センサ、前記第２の熱センサ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサに接続されて、前記第１の熱センサ、前記第２の熱センサ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサからの情報を受信する制御システムと、
を更に備え、
前記制御システムは、前記第１の熱センサ、前記第２の熱センサ、前記第３の熱センサ及び前記第４の熱センサの少なくとも１つから受信した信号に応答して前記モーターを動作させる、請求項１から９の何れか一項に記載の集光型太陽光発電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
少なくとも１つの例示的実施形態が、上述の発明を実施するための形態で提示されてきたが、莫大な数の変型が存在することを認識するべきである。本明細書に記載する例示的実施形態又は実施形態は、特許請求される主題の範囲、適用性、又は構成を限定する意図が全くないこともまた、認識するべきである。むしろ、上述の発明を実施するための形態は、当業者に、説明された実施形態を実践するための簡便な指針を提供するものである。特許請求の範囲によって規定される範囲から逸脱することなく、本特許出願が出願される時点における既知の等価物、及び予見可能な等価物を含む、諸要素の機能及び配置に、様々な変更が実施可能であることを理解するべきである。
（項目１）
集光型太陽光発電システムのための熱トラッキングシステムであって、
長手方向に延在し、集光太陽光を受けるように方向付けられる表面を有する表側と、上記表側の反対側であり裏面を有する裏側とを有する光起電受光装置を備え、
上記光起電受光装置は、
上記長手方向に平行に延在する第１縁部及び第２縁部、並びに、複数の光起電ソーラーセルを含む光起電積層板と、
上記長手方向に沿って上記光起電積層板の上記裏側に連結され、上記光起電積層板の上記第１縁部及び上記第２縁部へ向かって、上記第１縁部及び上記第２縁部の手前まで延在するヒートスプレッダと、を有し、
上記熱トラッキングシステムは、更に、
上記光起電積層板に連結され、上記光起電積層板の温度を検知する第１の熱センサ及び第２の熱センサと、
上記ヒートスプレッダに隣接して配置された第３の熱センサ及び第４の熱センサと、を備え、
上記第１の熱センサが上記第２縁部よりも上記第１縁部の近くにあり、上記第２の熱センサが上記第１縁部よりも上記第２縁部の近くにあり、
上記第３の熱センサが上記第１縁部と上記ヒートスプレッダの間に配置され、上記第４の熱センサが上記第２縁部と上記ヒートスプレッダの間に配置される、熱トラッキングシステム。
（項目２）
上記第１の熱センサと上記第２の熱センサとが電気的に接続される、項目１に記載の熱トラッキングシステム。
（項目３）
上記第３の熱センサと上記第４の熱センサとが電気的に接続される、項目２に記載の熱トラッキングシステム。
（項目４）
上記第１の熱センサ及び上記第２の熱センサが、上記第３の熱センサ及び第４の熱センサに電気的に接続される、項目３に記載の熱トラッキングシステム。
（項目５）
上記第１の熱センサ、上記第２の熱センサ、上記第３の熱センサ及び上記第４の熱センサが直列に接続される、項目４に記載の熱トラッキングシステム。
（項目６）
上記第３の熱センサ及び上記第４の熱センサが、上記光起電積層板の上記裏面から離間して配置される、項目１に記載の熱トラッキングシステム。
（項目７）
上記第３の熱センサ及び上記第４の熱センサがそれぞれ、上記第３の熱センサ及び上記第４の熱センサを上記光起電積層板から離間して位置づけるオフセット部材の上に配置される、項目６に記載の熱トラッキングシステム。
（項目８）
上記第１の熱センサが、上記第２の熱センサに逆極性で接続される、項目１に記載の熱トラッキングシステム。
（項目９）
上記第３の熱センサが、上記第４の熱センサに逆極性で接続される、項目８に記載の熱トラッキングシステム。
（項目１０）
集光型太陽光発電システムのための太陽を追尾する方法であって、
上記集光型太陽光発電システムが、ソーラー積層板及びヒートスプレッダを有するソーラー受光装置を備えているものであり、
上記方法は、
光起電積層板の第１の場所で第１の温度を検知する段階、
上記光起電積層板の第２の場所で第２の温度を検知する段階、
上記集光型太陽光発電システムのトラッキング補正を決定するべく、上記第１の温度と上記第２の温度とを比較する段階、
上記ヒートスプレッダの上を流れる空気の上流位置における第３の温度を検知する段階、
上記ヒートスプレッダの上を流れる空気の下流位置における第４の温度を検知する段階、及び、
上記第３の温度及び上記第４の温度から導出された情報に基づいて上記集光型太陽光発電システムの上記トラッキング補正を調節する段階、を備える、方法。
（項目１１）
上記第１の温度と上記第２の温度とを比較する段階が、上記第２の温度の値から上記第１の温度の値を減算する段階を有する、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
上記第３の温度を検知する段階が、第１のセンサで温度を検知する段階を有し、
上記第４の温度を検知する段階が、第２のセンサで温度を検知する段階を有する、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
上記第３の温度及び上記第４の温度から導出された情報に基づいて上記トラッキング補正を調節する段階が、上記第１のセンサと上記第２のセンサとを電気的に接続する段階を有する、項目１０に記載の方法。
（項目１４）
上記第１のセンサと上記第２のセンサとを電気的に接続する段階が、上記第１のセンサと上記第２のセンサとを逆極性で接続する段階を含む、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
上記第３の温度及び上記第４の温度から導出された情報に基づいて上記集光型太陽光発電システムの上記トラッキング補正を調節する段階が、上記ソーラー受光装置上の集光太陽光の位置の不正確さによって引き起こされる上記光起電積層板における温度勾配の推定評価を改善するために、上記光起電積層板の冷却に基づいて上記トラッキング補正を調節する段階を有する、項目１０に記載の方法。
（項目１６）
上記光起電積層板の上記第１の場所での上記第１の温度及び上記第２の場所における上記第２の温度を検知する段階が、第１の熱電対及び第２の熱電対を上記光起電積層板に対して位置づける段階を有する、項目１０に記載の方法。
（項目１７）
上記調節されたトラッキング補正に応答して上記集光型太陽光発電システムの位置を調節する段階を更に備える、項目１０に記載の方法。
（項目１８）
集光型太陽光発電システムであって、
集光太陽光を生成するために太陽光を集光する反射面と、
上記集光太陽光を受けるように位置づけられ、光起電ソーラーセルを含む光起電積層板を有する、光起電受光装置と、
上記集光型太陽光発電システムの上記光起電積層板に接触するように位置づけられる、第１の熱センサ及び第２の熱センサと、
上記光起電積層板と伝熱し、第１の開放側及び第２の開放側を有する、ヒートスプレッダと、
上記ヒートスプレッダの上記第１の開放側の近くに位置づけられる第３の熱センサ、及び、上記ヒートスプレッダの上記第２の開放側の近くに位置づけられる第４の熱センサと、
上記集光型太陽光発電システムの位置を調節するモーターと、
上記モーターを動作させ、上記第１の熱センサ、上記第２の熱センサ、上記第３の熱センサ及び上記第４の熱センサに接続されて、上記第１の熱センサ、上記第２の熱センサ、上記第３の熱センサ及び上記第４の熱センサからの情報を受信する制御システムと、
を備え、
上記制御システムは、上記第１の熱センサ、上記第２の熱センサ、上記第３の熱センサ及び上記第４の熱センサの少なくとも１つから受信した信号に応答して上記モーターを動作させる、集光型太陽光発電システム。
（項目１９）
上記制御システムが更に、上記集光型太陽光発電システムの位置に関する補正値を決定するために、上記第１の熱センサ及び上記第２の熱センサからの情報を比較する、項目１８に記載の集光型太陽光発電システム。
（項目２０）
上記制御システムが更に、上記第３の熱センサ及び上記第４の熱センサから受信した情報に応答して上記補正値を調節する、項目１９に記載の集光型太陽光発電システム。
（項目２１）
上記第１の熱センサ、上記第２の熱センサ、上記第３の熱センサ及び上記第４の熱センサのそれぞれが、互いに電気的に接続される、項目２０に記載の集光型太陽光発電システム。
（項目２２）
上記第２の熱センサが上記第１の熱センサに逆極性で接続される、項目２１に記載の集光型太陽光発電システム。
（項目２３）
上記第４の熱センサが上記第３の熱センサに逆極性で接続される、項目２２に記載の集光型太陽光発電システム。
（項目２４）
上記光起電ソーラーセルが背面接触型ソーラーセルである、項目１８に記載の集光型太陽光発電システム。
【国際調査報告】
2014534797.tif 000026
2014534797.tif 000027