(57)【要約】  ソーラー放射を電気エネルギへ変換する材料を含むソーラーセルと、ガラス平板と、ガラス平板に直接形成され、ソーラーセルから距離によって隔離される一層のホログラフィックレンズと、を有する単一レンズのソーラーモジュールが提供される。レンズは、可視光を有し、不可視光を除く第１の光成分を選択的に偏向し、ソーラーセル上に光の第１の成分を集約し、焦点を合せるように適合される。
2014520406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラー放射を電気エネルギへ変換する材料を有する少なくとも１つのソーラーセル（１６）と、
ガラス平板（１２）と、
前記ガラス平板に直接形成され、前記少なくとも１つのソーラーセルからの距離によって隔離され、可視光を有し、不可視光を除く第１の光成分を選択的に偏向され、前記少なくとも１つのソーラーセル上に前記第１の光成分を集約し、焦点を合せる一層のホログラフィックレンズ（１４）と、を有する単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項２】
前記少なくとも１つのソーラーセルは、シリコンを有する、請求項１の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項３】
前記一層のホログラフィックレンズは、１．１ｃｍ以下である距離によって前記少なくとも１つのソーラーセルから隔離される、請求項１の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項４】
前記一層のホログラフィックレンズは、０．５ｃｍ以下である距離によって前記少なくとも１つのソーラーセルから隔離される、請求項３の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項５】
前記一層のホログラフィックレンズは、５００ｎｍから６００ｎｍの領域の可視光から構成される前記第１の光成分を選択的に偏向し、前記少なくとも１つのソーラーセル上に前記光の第１の成分を集約し、焦点を合せる、請求項１の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項６】
前記一層のホログラフィックレンズは、５１０ｎｍから５８０ｎｍの領域の可視光から構成される前記第１の光成分を選択的に回折し、前記少なくとも１つのソーラーセル上に前記光の第１の成分を集約し、焦点を合せる、請求項５の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項７】
前記一層のホログラフィックレンズは、前記少なくとも１つのソーラーセルから離れたところへ赤外光を有する第２の光成分を選択的に偏向し、さらに、前記少なくとも１つのソーラーセルから離れたところへ紫外光を有する第３の光成分を選択的に偏向する、請求項１の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項８】
前記一層のホログラフィックレンズは、前記少なくとも１つのソーラーセルから離れたところにある第１の点に前記第２の光成分を選択的に集約し、焦点を合わせ、さらに、前記第１の点から異なり、前記少なくとも１つのソーラーセルから離れたところである第２の点に前記第３の光成分を選択的に集約し、焦点を合せる、請求項７の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項９】
前記第１の点は前記ホログラフィックレンズ及び前記ソーラーセルの間の点であり、前記第２の点は、前記ソーラーセルを越えたところにある、請求項８の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項１０】
前記第２及び第３の光成分の少なくとも１つを反射するように位置付けられるミラーリング要素をさらに有する、請求項７の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項１１】
熱を電気エネルギへ変換する少なくとも１つの材料を有する少なくとも１つのサーモ光起電セルをさらに有し、
前記一層のホログラフィックレンズは、さらに、前記少なくとも１つのサーモ光起電セルに前記光の第２の成分を集約し、焦点を合せる、請求項７の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項１２】
前記一層のホログラフィックレンズは、前記少なくとも１つのソーラーセルから離れたところへ赤外光を有する第２の光成分を選択的に偏向し、さらに、紫外光を有する第３の光成分を可視光へ選択的に変換し、前記少なくとも１つのソーラーセル上に前記光の第１の成分及び前記変換された第３の成分を集約し、焦点を合せる、請求項１の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項１３】
熱を電気エネルギへ変換する少なくとも１つの材料を有する少なくとも１つのサーモ光起電セルをさらに有し、
前記一層のホログラフィックレンズは、さらに、前記光の第２の成分を前記少なくとも１つのサーモ光起電セルに集約し、焦点を合せる、請求項１２の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項１４】
前記一層のホログラフィックレンズ及びソーラーセルは、前記ガラス平板の同じ側面に配置される、請求項１の単一レンズのソーラーモジュール。
【請求項１５】
前記ソーラーモジュールは、任意の冷却システムを完全に欠いている、請求項１のソーラーモジュール。
【請求項１６】
前記一層のホログラフィックレンズを形成するパターンのガラス平板の直接上にポリマー材料を回転プリントする、単一レンズのソーラーモジュールの一層のホログラフィックレンズを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーエネルギー、特に光エネルギから電気を発生させるためのソーラーパネル又はモジュールの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラーエネルギーの分野で、ソーラー放射を電流へ変換する原理は５０年以上の間に使用され、知られてきた。光エネルギを電流へのこの変換は、シリコン、従来の単結晶又は多結晶シリコンを含むソーラーセルの使用を通じて可能にされてきたし、可能にされ続ける。しかし、これらのソーラーセルの出力は相対的に小さく、ソーラーセルは衝突する放射線の制限スペクトルを電流へ変換するのみである。
【０００３】
ソーラー放射の約４０％のかなり高効率を達成するために、ヒ化ガリウムのような高品質の半導体結合（ＩＩＩ―ＩＶ半導体材料）を生成する高出力光起電セルによる最近の目覚ましい成功が達成されてきた。これは、非常に小さな表面領域上に太陽光を集約することによって大部分は達成される。さらに詳細には、このような収集及び集約システムのないケースに必然的になる場合に、このような非常に大きい領域の半導体材料が採用される必要がないように与えられる光起電セルに到達する太陽光を収集し、集約することが一般的な方法である。一般的な過去の収集システムは、与えられた光起電セルに光を集約して、光の焦点をあわせる光学システムを含んでいた。複数のソーラーユニットは、この種類の光起電システムの経済的な使用を許容する。
【０００４】
しかし、このようなレンズシステムは、ソーラーセルに直接的に太陽光を衝突して使用され、相対的に効果且つ巨大であったし、である。従来のシステムは、相対的に大きい焦点距離の相対的に大きいフレネルレンズを組み込むことによって主に動作し、続いて、これは非常に厚いモジュールを生じさせる。これおらの大きな構造体は、非常に重いソーラーパワーユニットを生じさせる。
【０００５】
従って、広い領域の波長の光を使用でき、全体の効率を改善したソーラーモジュールを提供することが望まれている。さらに、モジュールのサイズ及び製造コストを削減するためにより少なく、より小さい部品を組み込むソーラーモジュールを提供することが望まれている。さらに、本発明の他の機能及び特徴は、添付の図面及びこの発明の背景と併せて、本発明の後述の詳細な説明及び添付の請求項から明らかだろう。
【発明の概要】
【０００６】
ソーラー放射を電気エネルギへ変換する材料を含む少なくとも１つのソーラーセルと、ガラス平板と、ガラス平板に直接形成され、少なくとも１つのソーラーセルから距離によって隔離される一層のホログラフィックレンズと、を有する単一レンズのソーラーモジュールが提供される。レンズは、可視光を有し、不可視光を除く第１の光成分を選択的に偏向し、少なくとも１つのソーラーセル上に光の第１の成分を集約し、焦点を合せるように適合される。
【０００７】
また、方法は、単一レンズのソーラーモジュールの一層のホログラフィックレンズを製造するために供給される。その方法は、一層のホログラフィックレンズを形成するパターンのガラス平板上に直接的にポリマー材料をロールプリント(roll printing)する工程を含む。
【０００８】
本発明は、以下の図面に関連して後述されるだろう。ここで、同じ参照符号は、同じ要素を規定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一例となる実施形態に係るソーラーセル上に高効率で所望の波長の太陽光が焦点を合せられる方法を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の一例となる実施形態に係るソーラーセル上に望ましくない太陽光が衝突しないように望ましくない太陽光が焦点を合せられる方法を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従って、所望及び望ましくない波長の太陽光がソーラーセル上に高効率で夫々焦点を合せられ、又はソーラーセルから離れたところへ焦点を合せられ、ソーラーモジュールから離れたところへ反射される方法を示す概略図である。
【図４】図４は、幾つかの望ましくない波長の太陽光が所望の波長の光へ変換され、残りの波長の光がこれら波長に従う種々のソーラーセル上に高効率で焦点を合せられる方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の後述する詳細な説明は、事実上単なる例であり、本発明又は本発明の応用及び使用を制限するものではない。さらに、前述の発明の背景又は後述の発明の詳細な説明に示される幾つかの意見に固執つもりもない。
【００１１】
この説明において、ソーラーパネル及びソーラーモジュールは、どちらを使っても変わりない用語であり、両方ともに複数のソーラーセルを含む構成として規定され、生成されるワット数は、ソーラーモジュールに含まれるソーラーセルの数にそのまま比例的に関連している。ソーラーモジュールも、フレーム、ソーラーセルを接続するストリング、バックシート、及びガラス平板を含む。
【００１２】
本発明の１の実施形態は、ソーラーセルと極めて近い、シリコン又は他の適切な半導体材料を含むレンズを使用する光の集約によって電流が生成されるソーラーセルを含むソーラーモジュールを示す。光学レンズは、レンズとして機能する特有のホログラフィック要素であり、ソーラースペクトルの種々の成分を選択的に集約され、偏向され、焦点に合わせるように構成され、各々の種々の光成分は、その光成分に含まれる光の波長にしたがって別に扱われる。
【００１３】
以下で説明されるように、新しいホログラフィックの偏向レンズ及び所定の方法での光の種々の波長を集約し、焦点を合わせ、偏向するその性能は、シリコンの最小数及び他の半導体材料の使用を可能にする。実際に、従来のソーラーパネルと比較して最大９０％までの軽減が本願によって可能となり、同時に多量の電気エネルギを生産することができる。光電池の効率の良い使用は、小さい半導体材料をかなり必要とする従来の大きさのソーラーモジュールの生産を可能にする。
【００１４】
さらに、ソーラー放射から電気エネルギを生成するための手段として新しいホログラフィックの偏向レンズを採用することによって、電気エネルギを発生させるために使用されるソーラー放射の割合は、大いに改善される。レンズは種々の目的で種々の光成分を集約、焦点を合わせる、及び偏向することができるので、本願のソーラーモジュールを使用して電気に変換される全てのソーラー放射の最大９２％までの効率が実現される。
【００１５】
さらに、図に関連して示されるように、新しいホログラフィックの偏向レンズは、非常に短い距離をレンズ及びシリコン又は他の半導体材料の間で必要とするソーラーモジュールを可能にする。続いて、これは、非常に小さい全体のモジュール高さとコストに優しい生産とを開示する。その結果、従来のソーラーパネルと比較して、建造及び輸送のかなりの費用軽減が達成される。
【００１６】
ソーラーモジュールは標準的な一軸トラッキングシステムを使用できることが利点でもある。集光式ソーラーモジュールは、一般的に２つの方向で追跡し、第1の方向は、昼の光、又は太陽の移動であり、第２の方向は、太陽の季節、又は夏―冬の位置である。本発明のソーラーモジュールは、季節又は夏―冬の変化に適合するホログラフィックの偏向レンズを含む。したがって、昼の光、又は太陽の移動だけは、電気出力を最適にするように追跡する必要がある。
【００１７】
次に図１を参照すると、概略図は、本発明の一例となる実施形態に係るソーラーモジュールのソーラーセル上に高効率で所望の波長の太陽光が焦点を合わせられる方法を示すために使用される。図１に示されるように、所望の波長の太陽光成分１０、すなわち、約３８０及び約７５０ｎｍの間、好適には約５００及び約７５０ｎｍの間、さらに好適には約５００及び約６００ｎｍの間、及び最も好適には５１０及び５８０ｎｍの間の可視波長範囲の光は、ガラス平板１２に直接に形成されるホログラフィックの偏向レンズ１４を通るときに、屈曲及び偏向される。可視の太陽光成分１０は、レンズ１４を支持するガラス平板１２を通る。図に示されるように、レンズ１４は、外側ではなくガラス平板１２の内側に形成される。その結果、ガラス平板１２は、ソーラーモジュールでレンズ１２のカバー及び保護材として機能する。
【００１８】
レンズ１４は、光起電のソーラーセル１６上に高効率で集約させ、焦点を合わせることによる方法で太陽光成分１０のみを偏向するように適合される。ソーラーセル１６は、単若しくは多結晶のシリコンまたは高純度（少なくとも９９．９９９９９％）のシリコンのように適切な半導体材料で作成される。ソーラーセル１６は、各々のストライプが１ｍｍから３ｍｍの幅を有するシリコン、又は他の適切な材料のストライプの配列の部分である。
【００１９】
太陽光成分１０はソーラーセル１６上に集約及び焦点を合わせられるだけなので、レンズ１４を通る第１の成分１０からのゼロ太陽光は使用されない。その代わりに、レンズ１４を通る第１の成分１０からの全ての太陽光、又は他の実施形態での実質的に全て（すなわち、＞９９％）の太陽光は、シリコンのソーラーセル１６上に集約及び焦点を合わせられ、電流へ変換される。１の実施形態に従って、最高品質に等しいガラス平板及びレンズ材料の透光性は、レンズ１４を通れない幾らかの太陽光の原因になり、太陽光の８から１０％の損失を引き起こす。しかし、ガラス及びレンズの両方を本当に通る全部の太陽光成分１０は電流へ変換される。
【００２０】
同様に、太陽光成分１０の一部ではない９０％を超える太陽光は、ソーラーセル１６から離れて向かわされる。後述の図は、不可視太陽光がソーラーセル１６から離れて焦点を合わせられ、離れたところへ反射され、他の領域中に集約され焦点を合わせられるか、太陽光１０の波長の範囲内に低減する波長範囲を有する光に変換される方法をさらによく説明するだろう。これらの場合では、１の実施形態に従うレンズ１４は、太陽光１０に関連して前述したように他の太陽光成分と同じ効率を達成する。
【００２１】
図２は、望ましくない波長を有する光が本発明の一例となる実施形態に係るシリコンのソーラーセル１６上に衝突しないように望ましくない太陽光２０が焦点を合わさない方法を示している。この点での望ましくない光は、可視スペクトルの外の波長を有する光である。さらに好適には、この点での望ましくない光は、７５０ｎｍより大きい波長を有する光である。可視の太陽光成分１０がシリコンのソーラーセル１６上に偏向させられ、集約させられ、焦点を合わせられることによって集束され、捕獲されるとともに、望ましくない光成分２０がガラス平板１２及びその表面で支持するホログラフィックの偏向レンズ１４を通る。その偏向レンズ１４は、セル１６から離れるように望ましくない光成分２０を屈折及び偏向するように適合される。
【００２２】
図２に示すように、レンズ１４の偏向特性は、望ましくない光成分２０に２つの事柄をさせる。一方では、望ましくない光成分２０の多くの又はほとんどの光がソーラーセル１６に衝突しないような構造体をまっすぐ通る。もう一方では、望ましくない光成分２０からのより少ない光の一部が焦点を合わせられるが、その焦点がセル１６から離れた位置に向かわされる。一例となる実施形態によれば、赤外光はシリコンのソーラーセル１６及びホログラフィックの偏向レンズ１４の間に焦点を合わせられる。それらの焦点に到達した後に、シリコンのソーラーセル１６が固定される上方において、板の水平面になる結果で、赤外光の光線は、発散的な束を形成し、光線はかなり分散される。その結果、赤外光を含む望ましくない光成分２０は、シリコンの光起電性のセル１６から離れて焦点を合わせられるために、望ましくない光成分２０からの幾らかの光はほとんどセル１６に衝突しないだろう。
【００２３】
望ましくない光成分２０は、セル１６に隣接したミラーによって反射され得る。しかし、詳細には後述されるように、本発明の好適な実施形態において、望ましくない光成分２０からの赤外光は、フォトンを介して熱差を電気へ変換するために適合されるシステムの一部であるゲルマニウムサーモ光起電セル上に焦点を合わせる方法でホログラフィックの偏向レンズ１４によって屈折され、偏向される。１以上の他のセル材料は、一例としてＧｅの代わりに、または、Ｇｅと共にＧａＡｓ、ＣｄＳ、及びＣｄＳｅも使用され得る。
【００２４】
その結果、ホログラフィックの偏向レンズ１４は、ソーラースペクトルの種々の成分１０、２０を選択的に集約し、偏向し、焦点を合わせるために独自に適合される。明確化のために、レンズ１４が、その光成分に含まれる光の波長で異なる各々の種々の光成分１０、２０を選択的に屈折させるホログラムであることが理解される。さらに詳細には、レンズ１４を構成する構造体は、レンズ１４に衝突する光の波長に依存する偏向の角度および偏向効率の両方を生み出す精度で形成され、適合される。これは、多量の電気エネルギを生成するとともに、最小量のシリコンおよび他のソーラーセル材料の必要性を可能にする。
【００２５】
１の実施形態によれば、望ましくない光成分２０も紫外線領域の波長を含む光を含む。本実施形態において、ホログラフィックの偏向レンズ１４は、前述した赤外線に少し類似する方法で、約３８０ｎｍ以下の波長を有する紫外線、好適には約５００ｎｍ以下の波長を有する光を処理するように適合される。一方では、多くの又はほとんどの望ましくない光成分２０からの紫外光は、シリコンのソーラーセル１６に衝突しないように構造体に真っ直ぐ通る。もう一方では、紫外光成分２０からの紫外光の僅かな部分は焦点を合わせられるが、その焦点はシリコンのソーラーセル１６から離れた位置にこの場合も向かわされる。一例となる実施形態によれば、シリコンのソーラーセル１６が固定される上方において、板の水平になる結果で、紫外光は、シリコンのソーラーセル１６を越えて焦点を合わせられ、光線は分散する。その結果、紫外光を含む、望ましくない光成分２０は、シリコンの光起電のセル１６から離れて焦点を合わせられるために、望ましくない光成分２０からの幾らかの光はほとんどセル１６に衝突しないだろう。
【００２６】
次に図３を参照すると、概略図は、所望及び望ましくない波長の太陽光は、各々、ソーラーセル１６上に高効率で焦点を合わせられる、またはソーラーセル１６から離れて焦点を合せられ、本実施形態に係るソーラーモジュールから離れたところへ反射される方法を示すために使用される。図示されるように、所望の光１０は、ソーラーセル１６上に屈折され、焦点を合せられる。同時に、（・・−パターンで示される）赤外光及び（−−パターンで示される）紫外光を含む望ましくない光は、各々、セル１６に衝突することを避けるように、ソーラーセル１６の前後に焦点を合せられる。
【００２７】
望ましくない光成分２０からの光線がセル１６から離れたところに反射されることを確実にするために、ミラーの独自なアセンブリを含むミラー要素１８が利用される。ミラー要素１８は、セル１６に隣接して好適に形成されるミラーコーティングを含む。１の実施形態によれば、ミラーコーティングは、ソーラーセル１６が固定される上方の同一の平板上に形成される一層、または複数の層である。ミラー要素は、幾つかの適切な光反射材、例えば、銅、錫、及び錫メッキの銅などから形成される。
【００２８】
次に、他の代替的な実施形態は、紫外光を含む望ましくない光が図２及び３に示されるようなソーラーセル１６から離れたところへ反射されずに、むしろ所望の波長を有する光へ変換される。図４は、幾つかの望ましくない波長の太陽光は所望の波長の光へ変換され、そのときに残りの波長の光はこれらの波長に従う種々のソーラーセル上に高効率で選択的に焦点を合せられる方法を示す概略図である。
【００２９】
図４に示すように、可視の一部の太陽光スペクトル、および好適には約４００及び約７５０ｎｍの間の波長の光は、ガラス１２を通り、ホログラフィックの偏向レンズ１４で屈折される。この可視光は、前述の方法でシリコンのソーラーセル１６上に焦点を合せられる。
【００３０】
また、シリコンのソーラーセル１６として同一の平板上に取り付けられるのは、ゲルマニウムサーモ光起電セル２２である。１以上のセル材料も、一例として、Ｇｅの代わりに、またはＧｅとともにＧａＡｓ、ＣｄＳ、及びＣｄＳｅなどが使用される。
【００３１】
１の実施形態によれば、赤外光を含む、７５０ｎｍ以上の高い波長の可視光は、屈折されない。もっと正確に言えば、赤外光は、ガラス１２及びその表面に形成されるホログラフィックの偏向レンズ１４を通り、より高い波長の光からの熱は、ゲルマニウム（または他の適切な材料）サーモ光起電セル２２によって電流へ変換される。ゲルマニウムセルの使用を通して、熱は、無駄になる代わりに使用され、ソーラーセル及びサーモ光起電セル２２を採用するソーラーモジュールの効率は、全体として、上がる。
【００３２】
他の実施形態によれば、赤外光を含む、７５０ｎｍ以上の高い波長の可視光は、サーモ光起電セル２２に焦点を合せられるように偏向される。ホログラフィックの偏向レンズ１４は、太陽光を最大効率で使用するために、図２及び３に示されるようにソーラーセル１６から離れたところへいくだけでなく、サーモ光起電セル２２上にこのような光の焦点を合わせるように離れる高い波長の光の焦点を合せるように適合される。
【００３３】
シリコンのソーラーセルを使用する最適な光波長の領域は５００ｎｍから７５０ｎｍまでである。シリコンのソーラーセルからの電気出力を最適化するために、ホログラフィックの偏向レンズ１４は、光を変換するために構造的に適合される。紫外光を含む、短い波長の太陽光は、ホログラフィックの偏向レンズ１４を通るときに５００ｎｍから７５０ｎｍまでの最適な光波長の領域に変換される。
【００３４】
この及びすべての発明の実施形態において、ガラス平板１４は、好適には０．４及び０．６ｃｍの間の厚さ領域からなる。さらに好適には、ガラス平板１４は、約０．５ｃｍの厚さである。
【００３５】
前述のように、新しいホログラフィックの偏向レンズ１４は、非常に短い距離がレンズ１４と幾つかのシリコンセル及びサーモ光起電セルとの間に要求されるソーラーモジュールを可能にする。この距離ｄは、図３に示されるが、ここで説明された全ての実施形態に適用される。レンズ１４およびソーラーセル１６（および幾つかのサーモ光起電セル）の間の距離ｄは、１．１ｃｍ以下であり、好適には０．５ｃｍ以下である。１の実施形態に従う距離ｄは、０．４ｃｍ及び１．１ｃｍの間に、好適には０．５及び１．０ｃｍの間に、さらに好適には０．５ｃｍ及び０．７ｃｍの間に分布する。続いて、これは、非常に小さい全体のモジュール高さとコストに優しい生産とを開示する。その結果、従来のソーラーパネルと比較して、建造及び輸送のかなりの費用軽減が達成される。
【００３６】
前述のように、ソーラースペクトルの種々の成分を選択的に集約し、偏向し、焦点を合せるように独自に適合される。まさに説明したように、同じレンズ１４は、紫外光を含む短い波長の光から可視光波長の特定の領域内へ幾つかの光成分を選択的に変換するように独自に適合される。
【００３７】
ホログラフィックレンズ１４は、光成分という点を含まれる光の波長に従う各々の種々の光を選択的に屈折し、及び／または変換する精度で適合される非常に高品質のレンズ構造体の１層のシステムである。これは、多量の電気エネルギを生成するために最小数のシリコンおよび他のソーラーセル材料の必要性を可能にするだけでなく、ホログラフィックの偏向レンズ１４の一層の機能も、全体としては、レンズを複製可能に簡易に開示される。従来のホログラフィックのグリッドは、コーティング、露光、及び現像フィルム又は箔の繰り返し工程によって製造される。箔は、ホログラフィックの箔クラスタへラミネート加工され、従来のシステムにおいて４以上の箔は、１つの箔へラミネート加工される。この製造方法は、多量の機械を必要とし、非常に遅いので高額である。
【００３８】
その一方で、ホログラフィックの偏向レンズ１４は、好適には、グリッド構造であるが、ホログラフィックのグリッドとは異なるプリントホログラムであり、前述のような各製造をともなって高額で露光されなければならない。その代わりに、本発明の偏向表面開放の構造体は、ほとんど何度も繰り返し複製され得る。この新しい方法は、ロールツーロール（roll-to-roll）方式のモジュールのガラス１２にホログラムをプリントすることを含む。ホログラムは、一プリント工程において、好適にはプリントされ、さらに好適にはポリマー材料を使用してプリントされる。さらに、ホログラムは、一単純な回転プリント処理でプリントされる一層である。それは、箔を被覆、露光、及び／または現像することは必要ない。この方法の単純かつ一プリント回転工程機能のために、ホログラフィックの偏向レンズ１４は、ガラス平板１２の内側に折り曲げられ得る。
【００３９】
ホログラフィックの偏向レンズ１４は、シリコン又は硬化紫外線接着剤（ＵＶ−ｇｌｕｅ）から生成される。また、一側部に表面レリーフを有する箔の製造は、レンズ１４の機能に起因して可能である。箔はガラス１２にも貼られ、または、表面にラミネート加工ｄされ得る。従って、ガラス１２は、ホログラフィックの偏向レンズ１４の支持材料として機能し、破壊的な周囲への影響からレンズ１４を保護する。
【００４０】
フレネルレンズを組み込む従来のシステムと比較される場合に本願のソーラーモジュールの幾つかの他の効果を次に説明する。全波長で太陽光は、幾つかの固有の波長を選択性なくフレネルレンズで幾度となく中断され、拡大される。赤外光および紫外光さえも中断され、拡大されるので、数個の難点がフレネルレンズモジュールに内在する。すべての太陽光の波長の拡大によって生成される熱は、赤外光を含み、膨大な量の熱を生成する。その結果、従来のソーラーモジュールは、半導体材料を含むソーラーモジュール構成要素も、同様に全体としてのソーラーパネルも早期の摩耗及び破損を回避するためにいくらかの冷却システムが備えられているべきである。さらに、フレネルレンズは、最大２０ｃｍまでの相対的に長い焦点距離を有し、続いて、これは非常に厚いモジュールを生じさせる。これらの大きな構造体は、非常に重いソーラーパワー（太陽光発電）ユニットをもたらす。
【００４１】
対照的に、本発明のソーラーモジュールは、各成分を含む光の波長に従って異なる種々の太陽光を処理する。本発明の１の実施形態に係る一例のソーラーモジュールは、所定の波長領域、好適には５００及び６００ｎｍの間の領域、さらに好適には５１０及び５８０ｎｍの間の領域を有する可視光の選択成分を屈折し、集約するために適合されるホログラフィックの偏向レンズ１４を含み、ソーラーセル１６に光を集約する。したがって、光は、フレネルレンズで中断され、拡大される代わりに屈折され、集約されるので、レンズ１４およびソーラーセル１６の間の距離は、最も好適には０．４および０．５ｃｍの間である。
【００４２】
さらに、高周波数の光成分は、同じホログラフィックレンズ１４を使用して、赤外線を含み、１の実施形態に従ってソーラーセル１６から離れたところへ反射されるか、または、他の実施形態に従ってサーモ光起電セルに選択的に屈折され、集約されるので、冷却構造体は、本発明のソーラーモジュールに含まれる必要性はない。
【００４３】
最後に、低周波数の光成分は、紫外光を含み、１の実施形態に従ってソーラーセル１６から離れたところへ反射されるか、他の実施形態に従って好適な波長領域の可視光へ変換されるので、それは、幾つかのフレネルレンズ、幾つかの付加的なホログラフィックレンズ、またはソーラーモジュールに含まれる数種の幾つかのレンズを備えずに単体のホログラフィックレンズ１４で基本的に全体の太陽光スペクトルから電気を生成することができる。すなわち、ソーラーモジュールは、使用される単一のレンズがガラス平板１２に直接固定され、ガラス平板１２によって支持される偏向ホログラフィックレンズ１４である単一レンズシステムである。さらに、このようなソーラーセルを組み込まれるソーラーモジュールは、単一レンズのホログラフィックレンズ１４で構成される。
【００４４】
少なくとも１つの例となる実施形態を本発明の前述の詳細な説明で説明してきたが、数多くの多様性があることを十分に理解されるべきである。一例となる実施形態、または複数の一例となる実施形態は単なる一例であり、幾つかの方法で本発明の範囲、適用性、または構造を制限する意図はないということも十分に理解されるべきである。むしろ、前述の詳細な説明は、本発明の一例となる実施形態を実施するための便利なロードマップを当業者に提供するだろうし、添付の請求項および法的に同等なものに記載の本発明の範囲から逸脱しない一例となる実施形態に記載される要素の機能および配置に種々の変更がなされることは理解されるべきである。
【図１】
2014520406.tif 000003
【図２】
2014520406.tif 000004
【図３】
2014520406.tif 000005
【図４】
2014520406.tif 000006
【国際調査報告】
2014520406.tif 000007
2014520406.tif 000008