(57)【要約】【課題】二次光学系ガラス部材の底面と側面との角部における面取り加工によって作出される糸面部の大きさや表面状態等を制御することで、前記ガラス部材の本体部の内部の光が外部に漏洩するのを極力防ぐことが可能であり、この二次光学系ガラス部材を集光型太陽光発電装置に用いた場合に発電効率を格段に向上させることができる集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材を提供する。【解決手段】上面１２と側面１３と底面１４を有する本体部１１を備え、前記側面１３及び前記底面１４との角部Ｃ１に面取り加工が施される二次光学系ガラス部材１０であって、前記面取り加工によって作出される糸面部１８は、垂直断面視において底面１４からの高さＨが０．３ｍｍ以内で、かつ水平方向における加工前の底面端部１６からの長さＬが０．３ｍｍ以内の範囲に形成される。【選択図】図１
2008305879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と側面と底面を有する本体部を備え、前記側面及び前記底面との角部に面取り加工が施される二次光学系ガラス部材であって、前記面取り加工によって作出される糸面部は、垂直断面視において底面からの高さが０．３ｍｍ以内で、かつ水平方向における加工前の底面端部からの長さが０．３ｍｍ以内の範囲に形成されることを特徴とする集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材。
【請求項２】
前記本体部が円柱形状あるいは角柱形状である請求項１に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材。
【請求項３】
前記本体部が円錐台形状あるいは角錐台形状である請求項１に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材。
【請求項４】
前記糸面部が平面状である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材。
【請求項５】
前記糸面部が曲面状である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材。
【請求項６】
前記糸面部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が４０ｎｍ以下である請求項４又は５に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光を利用した発電装置では、複数の太陽電池が配置されたパネルを所定角度に傾斜させて太陽光発電を行うパネル式太陽光発電装置に代わって、集光レンズ等により太陽光を集光して太陽電池の受光面に効果的に光を照射し、これにより効率よく発電することができる集光型太陽光発電装置が注目されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。この集光型太陽光発電装置では、通常、一次集光器としてフレネルレンズが用いられ、太陽電池とフレネルレンズとの間に、ホモジナイザイーである二次光学系部材が配置される。
【０００３】
フレネルレンズによって集光された太陽光は前記二次光学系部材の内部へ入射して進行し、前記二次光学系部材内部で全反射が繰り返される。それによって、光の強度やスペクトルの分布が均質化された光が効果的かつ確実に太陽電池の受光面に照射される。このような構成とすることで、一般的にパネル式太陽光発電装置に比して、約２．６倍の発電を行うことが可能とされている。
【０００４】
このような集光型太陽光発電装置に用いられる二次光学系部材は、光学的特性、耐久性及び使用環境等を考慮して、一般的には、例えば角錐台形状、四角柱形状等の多面体からなる本体部を有するガラス部材によって構成される。ところが、ガラスは脆性材料であるため破損しやすく、例えば、二次光学系ガラス部材の本体部になんら加工を施さずに、そのままの状態で太陽電池に組み付けたり、モジュールを作製したりすると、前記ガラス部材の角部にカケが発生して本体部が損傷したり、作業者が怪我をする場合がある。また、例えば実際のモジュール輸送を想定した落下試験においては、二次光学系ガラス部材の本体部の損傷が確認されることが多い。そのため、二次光学系ガラス部材は、カケによる本体部の破損防止や作業者の安全性確保等のために、角部に面取り加工が施されている。
【特許文献１】特開２００３−２５８２９１号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、この二次光学系ガラス部材の面取り加工は、従来は、ただ単に破損防止や作業者の安全性確保のために行われているため、面取り加工による糸面部の大きさや形態の管理は何らなされていないのが実状である。しかしながら、発明者が鋭意研究を重ねた結果、特に、二次光学系ガラス部材の底面と側面との間の角部における面取り加工によって作出される糸面部の大きさや表面状態等が、光学的特性に大きな影響を及ぼすことを見出すに至った。
【０００６】
この発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、二次光学系ガラス部材の底面と側面との角部における面取り加工によって作出される糸面部の大きさや表面状態等を制御することで、前記ガラス部材の本体部の内部の光が外部に漏洩するのを極力防ぐことが可能であり、この二次光学系ガラス部材を集光型太陽光発電装置に用いた場合に発電変換効率等を格段に向上させることができる集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１の発明は、上面と側面と底面を有する本体部を備え、前記側面及び前記底面との角部に面取り加工が施される二次光学系ガラス部材であって、前記面取り加工によって作出される糸面部は、垂直断面視において底面からの高さが０．３ｍｍ以内で、かつ水平方向における加工前の底面端部からの長さが０．３ｍｍ以内の範囲に形成されることを特徴とする集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材に係る。
【０００８】
また、請求項２の発明は、前記本体部が円柱形状あるいは角柱形状である請求項１に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材に係る。
【０００９】
さらに、請求項３の発明は、前記本体部が円錐台形状あるいは角錐台形状である請求項１に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材に係る。
【００１０】
請求項４の発明は、前記糸面部が平面状である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材に係る。
【００１１】
請求項５の発明は、前記糸面部が曲面状である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材に係る。
【００１２】
請求項６の発明は、前記糸面部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が４０ｎｍ以下である請求項４又は５に記載の集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材に係る。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係る集光型太陽光発電装置の二次光学系ガラス部材によれば、上面と側面と底面を有する本体部を備え、前記側面及び前記底面との角部に面取り加工が施される二次光学系ガラス部材であって、前記面取り加工によって作出される糸面部は、垂直断面視において底面からの高さが０．３ｍｍ以内で、かつ水平方向における加工前の底面端部からの長さが０．３ｍｍ以内の範囲に形成されるため、該本体部の上面より入射された光が本体部の内側で反射を繰り返す際に、その光が底面から均質に射出されるとともに、前記糸面部から漏洩されるのを極めて効果的に防止することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、請求項１において、前記本体部が円柱形状あるいは角柱形状であるため、前記本体部の前記上面から内部へ入射して進行する光が、本体部の内側で効率よく反射される。
【００１５】
請求項３の発明によれば、請求項１において、前記本体部が円錘台形状あるいは角錘台形状であるため、前記本体部の前記上面から内部へ入射して進行する光が、本体部の内側でさらに効果的に効率よく反射される。
【００１６】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記糸面部が平面状であるため、機械加工がしやすく寸法制度等の管理が比較的容易である。
【００１７】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記糸面部が曲面状であるため、前記糸面部から漏洩する光を効果的に防ぐことができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、請求項４又は５において、前記糸面部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が４０ｎｍ以下であるため、前記糸面部からの光の漏洩をより確実に防ぐことができる。そのため、本体部の内側において反射が繰り返された光を効果的に底面から射出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例に係る二次光学系ガラス部材を用いた集光型太陽光発電装置の概念を表す概略断面図、図２は実施例の二次光学系ガラス部材の斜視図、図３は図２の３−３線で切断した要部の拡大断面図、図４は他の実施例に係る二次光学系ガラス部材の要部の拡大断面図である。
【００２０】
この発明の実施例に係る二次光学系ガラス部材１０は、図１ないし図３に示されるように、上面１２と側面１３，１３，１３，１３と底面１４を有する本体部１１を備え、前記側面１３及び前記底面１４との各角部Ｃ１に面取り加工が施される二次光学系ガラス部材１０であって、前記面取り加工によって作出される糸面部１８は、垂直断面視において底面１４からの高さＨが０．３ｍｍ以内で、かつ水平方向における加工前の底面端部１６からの長さＬが０．３ｍｍ以内の範囲に形成される。
【００２１】
まず、実施例の本体部１１は、図２から理解されるように、上面１２と４つの側面１３，１３，１３，１３と底面１４を備える角錐台形状であり、底面１４と各側面１３との角部Ｃ１，Ｃ１，Ｃ１，Ｃ１及び各側面１３と側面１３との角部Ｃ２，Ｃ２，Ｃ２，Ｃ２及び上面１２と各側面１３との角部Ｃ３，Ｃ３，Ｃ３，Ｃ３を有する。なお、各側面及び各角部において、同一符号のものは同一構成を表すものとして、以下その説明を省略する。また、後述の実施例についても同様である。
【００２２】
上面１２は、図１のように、太陽光Ｌ１が一次集光器であるフレネルレンズ２０によって集光された後、光Ｌ２として本体部１１の内部へ入射、進行されるときの入光面として構成される。そして、光Ｌ２が上面１２から本体部１１の内部に入射されると、光Ｌ３として本体部１１の内側で反射を繰り返しながら進行される。このように、ホモジナイザーである本体部１１は、光Ｌ３が主に４つの側面１３，１３，１３，１３によって全反射が繰り返されることにより、光の強度やスペクトル等の分布が均質化されて、効率よく効果的に太陽電池２５の受光面へ供給するために構成される。なお、図１中においては太陽光Ｌ１、光Ｌ２及び光Ｌ３の光路は、説明の便宜上適宜省略して示している。
【００２３】
一方、底面１４は、前記のように均質化された光Ｌ３が、本体部１１の下側に配設される太陽電池２５の受光面へ本体部１１の内部から射出されるときの射出面として形成される。なお、本体部１１を構成するガラス部材の上面１２、側面１３及び底面１４の各表面は、鏡面状態であることが好ましく、算術平均粗さ（Ｒａ）は１．５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２４】
また、前記本体部１１の形状や大きさは特に限定されず、実施例では図の如く受光面である上面１２よりも射出面としての底面１４の面積の方が小さい角錐台形状とされるが、本体部は円錘台形状等であってもよい。上面よりも射出面となる底面の面積が小さく構成されていると、光が本体部の内部へ入射して側面で全反射することによって効率よく効果的に均質化される。その他にも、本体部に入射される光を均質化するために、上面及び底面の面積が同じである円柱形状あるいは角柱形状等である本体部であってもよい。前記本体部１１の形状及び大きさは、二次光学ガラス部材１０の下側に設置される太陽電池２５の受光面の大きさ及び形状や集光型太陽光発電装置３０のモジュールとの関係等に応じて、当業者に自明な範囲で適宜調整される。なお、実施例では図２に示されるように、本体部１１は、上面１２が一辺１１．０ｍｍの正方形及び底面１４が一辺６．５ｍｍの正方形であり、高さが２０ｍｍ程度の角錐台形状である。
【００２５】
本体部１１を構成するガラス部材の材質は特に限定されず、汎用性が高く、安価であって加工が容易なソーダ石灰ガラス、化学的な浸食や熱衝撃に強いホウケイ酸ガラス等が挙げられる。実施例では、ＳｉＯ2−Ｎａ2Ｏ−Ｋ2Ｏ系のケイ酸塩ガラスによって構成され、その組成はＳｉＯ2：６９．５ｗｔ％、Ｎａ2Ｏ：９．０ｗｔ％、Ｋ2Ｏ：１１．０ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3：２．５ｗｔ％、Ｓｂ2Ｏ3：０．２５ｗｔ％、ＴｉＯ2：６．０ｗｔ％、Ｆ：１．７５ｗｔ％である。
【００２６】
さらに、図２及び３に示されるように、本体部１１は前記側面１３及び前記底面１４との角部Ｃ１に面取り加工が施されて糸面部１８が作出される。この場合の加工方法は、特に限定されず、公知のガラスの加工方法によって行われる。なお、図２において、糸面部１８は説明のため強調して表されている。ところで、従来、二次光学系ガラス部材を構成する多面体のガラス部材の角部は、前記したように破損防止、安全性確保等の理由から面取り加工が施されていた。この二次光学系ガラス部材の内部に入光した光は、ガラス部材の内側で全反射を繰り返してその底面から太陽電池の受光面に射出されるように構成されるが、発明者の鋭意研究により、この面取り加工が施される角部の位置あるいは加工によって作出される面の大きさや性状を管理することで、発電効率を著しく向上できることがわかった。
【００２７】
すなわち、図２に示される二次光学系ガラス部材１０の本体部１１においては、底面１４と側面１３との角部Ｃ１、側面１３と側面１３との角部Ｃ２及び上面１２と側面１３の角部Ｃ３が形成されており、上述のように破損防止等のために各々面取り加工が施される。特に、射出面としての底面１４と側面１３との間の角部Ｃ１の面取り加工によって作出される糸面部１８の大きさやその表面状態が、ホモジナイザーである二次光学系ガラス部材１０の光学的特性に大きな影響を及ぼすことが判明した。
【００２８】
そのため、本体部１１の側面１３及び前記底面１４との角部Ｃ１に前記面取り加工によって作出される糸面部１８は、図３からよく理解されるように、本体部１１の垂直断面視において底面からの高さＨが０．３ｍｍ以内で、かつ水平方向における加工前の底面端部１６からの長さＬが０．３ｍｍ以内に形成される。糸面部１８が本体部１１の垂直断面視において、底面からの高さＨが０．３ｍｍより大きい又は水平方向における加工前の底面端部１６からの長さＬが０．３ｍｍより大きいと、光Ｌ３が太陽電池２５の受光面へ射出されずに漏洩する光の割合が多くなり、太陽電池の発電効率等が極端に低下する傾向がある。なお、他の角部Ｃ２及び角部Ｃ３において面取り加工を行う場合、特にその大きさは限定されず、当業者の自明な範囲において適宜調整されるが、概ね角部Ｃ１の面取り加工によって形成される糸面部１８の大きさとほぼ同程度であることが好ましい。
【００２９】
さらに、糸面部１８の大きさは、糸面部１８からの光Ｌ３の漏洩を防止して太陽電池２５の受光面へより効果的に射出、供給するために、本体部１１の垂直断面視において垂直方向における底面からの高さＨが０．１ｍｍ以内で、かつ水平方向における加工前の底面端部１６からの長さＬが０．１ｍｍ以内の範囲に形成されることが好ましい。なお、糸面部１８の大きさは、測定部に光を照射することによって、拡大反射像をＣＣＤカメラに取り込みとディスプレーとを組合せて寸法測定を行う光学的３次元寸法測定機により測定することができる。
【００３０】
加えて、図３に示される実施例では、前記糸面部１８は平面状である。平面状であれば機械加工による面取りが比較的容易で糸面部の表面状態を管理しやすい。さらに、上述と同様に光の漏洩を防いで、底面からその下側に配置される太陽電池へ効率よく効果的に光を射出させる目的で、図４の別の実施例の二次光学系ガラス部材４０に示されるように、垂直断面視において、本体部４１の側面４３及び底面４４との角部Ｃ４の面取り加工によって作出された糸面部４８が曲面状であってもよい。この糸面部４８は、本体部４１の垂直断面視において底面からの高さＨ４が０．３ｍｍ以内で、かつ水平方向における加工前の底面端部１６からの長さＬ４が０．３ｍｍ以内に形成される。なお、ここでの本体部４１は前述の実施例の二次光学系ガラス部材１０と同様に角錐台形状で構成されるが、その形状や大きさは限定されず、適宜調整することができる。
【００３１】
また、本体部１１の内部に進行した光Ｌ３が外部に漏れるのを極力防ぐため、前記糸面部１８の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、４０ｎｍ以下であることが好ましい。このとき、機械加工によって糸面部を作出する場合において、その加工精度の都合上、糸面部１８の表面は算術平均粗さ（Ｒａ）は他の面と同様に概ね１．０ｎｍ以上であることが好ましい。この糸面部の表面粗さは表面粗さ測定器によって測定することができる。
【００３２】
以上のように構成される二次光学系ガラス部材１０が、図１の概略図に示されるように、フレネルレンズ２０と太陽電池２５との間に配設されて集光型太陽光発電装置３０が構成される場合の概要について説明する。まず、太陽光Ｌ１を集光するためにフレネルレンズ２０が設けられる。このフレネルレンズ２０は、一次的に太陽光Ｌ１を集光するものであって、フレネルレンズ２０に太陽光Ｌ１が入射され、集光された光Ｌ２が二次光学系ガラス部材１０の上面１２に入射される。このとき、二次光学系ガラス部材１０の上面１２に効率よく効果的に光Ｌ２が入射されるように、二次光学系ガラス部材１０の上面１２の形状及び面積や高さ等は適宜調整される。なお、太陽電池２５は従来公知のものが使用でき、化合物半導体太陽電池、単結晶シリコン・多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、有機半導体太陽電池等が挙げられる。
【００３３】
前記ガラス部材１０の受光面である上面１２へ光Ｌ２が入射されて、本体部１１の内部へ進行した光Ｌ３は、主に本体部１１内側の側面１３によって全反射が繰り返される。そして、本体部１１の内部における反射が繰り返されることにより、強度、スペクトル等の分布が均質化された光Ｌ３が、射出面である底面１４から射出されて太陽電池２５の受光面へ確実に照射、供給される。
【００３４】
なお、この発明の実施例である図２に示す二次光学系ガラス部材１０は、実施例に限定されるものではなく、本体部１１の上面１２、側面１３及び底面１４の大きさや形状は、ホモジナイザーとして構成される二次光学系ガラス部材１０の上方に配置されるフレネルレンズ２０や前記ガラス部材の下側に配設される太陽電池２５との関係等に応じて、当業者に自明な範囲で適宜調整することができる。
【実施例】
【００３５】
［光学シミュレーションによる光学的効率の解析］
面取り加工を施す角部の場所やその大きさを変化させた以下の参考例１〜９の二次光学系ガラス部材を想定して、これらの光学的効率（％）を光学シミュレーションソフトを用いて解析した。この光学シミュレーションにおいて、二次光学系ガラス部材の底面の下側に配置される太陽電池の受光面は７ｍｍ×７ｍｍと仮定した。なお、ここで使用した光学シミュレーションソフトは、Ｌａｍｂｄａ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製の「Ｔｒａｃｅ  Ｐｒｏ」を用いた。前記光学シミュレーションソフトを用いて下記参考例１〜９の光学的効率を解析した結果を下記表１及び図５に示す。なお、後述する参考例１０〜１２の二次光学系ガラス部材４０の角部Ｃ４に形成される糸面部４８が曲面状である場合（図４参照）を想定した光学シミュレーションにおいても、同様にして解析を行った。
【００３６】
［参考例１］
参考例１の二次光学系ガラス部材の本体部は、図２を参照して説明すると、角錐台形状であって正方形状の上面１２と底面１４を有し、その大きさは、上面１２は一辺が１１．０ｍｍの正方形、底面１４は一辺６．５ｍｍの正方形、高さは２０ｍｍであると想定する。前記本体部１１を構成する面と面との間の各角部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、いずれも面取り加工を施さない未処理の二次光学系ガラス部材とする。なお、以下の参考例についても、面取り加工を施した角部の位置関係について図２を参照して説明する。
【００３７】
［参考例２］
参考例２は、参考例１において、本体部１１における底面１４と側面１３との各角部Ｃ１に面取り加工を施して平面状の糸面部１８を形成させたこと以外、参考例１と同様である。この角部Ｃ１における各糸面部１８は、図３に示されるように、本体部１１の垂直断面視において、側面上における底面からの高さＨが０．５ｍｍである箇所と水平方向における加工前の底面端部１６からの長さが０．５ｍｍである底面上の箇所を通る平面により形成されるものとする。
【００３８】
［参考例３］
参考例３は、参考例１において、本体部１１における側面１３と側面１３との各角部Ｃ２に平面状の面取り加工を施すこと以外は、参考例１と同様である。すなわち、本体部の水平断面視において、この参考例３の角部Ｃ２における、側面１３と側面１３との間の稜線から水平方向に各０．５ｍｍの箇所を側面に対して４５度の角度の平面によって面取り加工（Ｃ面取りともいう）がなされて、平面状の糸面部が形成されるものとする。
【００３９】
［参考例４］
参考例４は、参考例３において、各角部Ｃ２における糸面部に加えて、さらに上面１２と側面１３との各角部Ｃ３に面取り加工を行い糸面部を形成するものとする。この角部Ｃ３の面取り加工において、本体部の垂直断面視において、側面上における上面からの高さが０．５ｍｍである箇所と水平方向における加工前の上面端部からの長さが０．５ｍｍである上面上の箇所を通る平面により糸面部が形成される。つまり、各角部Ｃ２及び各角度Ｃ３の両方に糸面部が形成されるものとする。
【００４０】
［参考例５］
参考例５は、参考例１において、本体部１１を構成する全ての各角部Ｃ１、角部Ｃ２及び角部Ｃ３に面取り加工によって糸面部を形成するものとする。このときの糸面部の大きさは、角部Ｃ１については参考例２と同様、角部Ｃ２は参考例３と同様、また、角部Ｃ３は参考例４と同様である。
【００４１】
［参考例６］
参考例６は、参考例２において、各角部Ｃ１の糸面部１８について、面取り加工における寸法が０．５ｍｍである各箇所をそれぞれ０．２ｍｍにすること以外は参考例２と同様である。
［参考例７］
参考例７は、参考例３において、各角部Ｃ２の糸面部について、面取り加工における各寸法が０．５ｍｍである各箇所をそれぞれ０．２ｍｍにすること以外は参考例３と同様である。
【００４２】
［参考例８］
参考例８は、参考例４において、角部Ｃ２及び角部Ｃ３の各糸面部について、面取り加工における各寸法が０．５ｍｍである箇所をそれぞれ０．２ｍｍにすること以外は参考例４と同様である。
［参考例９］
参考例９は、参考例５において、角部Ｃ１、角部Ｃ２及び角部Ｃ３の各糸面部について、面取り加工における各寸法が０．５ｍｍである箇所をそれぞれ０．２ｍｍにすること以外は参考例５と同様である。
【００４３】
【表１】
2008305879.tif 000003
【００４４】
上記表１及び図５から明らかなように、角部Ｃ１、角部Ｃ２及び角部Ｃ３に糸面部が形成されない、つまり各角部に面取り加工を施さない未処理の参考例１の二次光学系ガラス部材が理論上、８９．２２％と最も高い光学的効率を示した。次に、各角部の面取り加工における各寸法の大きさが０．５ｍｍである上述の参考例２〜５の二次光学ガラス部材においては、参考例２及び参考例５の光学的効率は、参考例３及び参考例４と比較して著しく低い値を示した。つまり、参考例２及び参考例５は、側面と底面との間の角部Ｃ１に糸面部が形成される二次光学系ガラス部材であり、各角部Ｃ１における糸面部１８が光学的効率に大きく影響を及ぼすことが判明した。また、各角部の面取り加工における各寸法の大きさが０．２ｍｍである参考例６〜９の二次光学ガラス部材についても同様の傾向がみられるが、図５に示されるように、参考例６及び参考例９において角部Ｃ１に糸面部１８が形成されても、参考例２及び参考例５のときのような光学的効率の著しい低下は確認されなかった。
【００４５】
他方、同じ位置の角部に異なる大きさの糸面部が形成される参考例２及び参考例６、参考例３及び参考例７、参考例４及び参考例８あるいは参考例５及び参考例９を比較すると、面取り加工によって形成される糸面部の大きさが光学的特性へ及ぼす影響は、面取り加工における寸法が小さく、形成される糸面部が小さい方が、より高い光学的効率が得られることがわかる。特に、各角部Ｃ１に面取り加工を行う参考例２及び参考例５については、対応する参考例６及び参考例９と光学的効率に極めて大きな差が生じることが理解できる。以上の光学シミュレーションによる解析により、実際に二次光学系ガラス部材において面取り加工を行って糸面部を作出する場合、側面と側面との角部Ｃ２や上面と側面との角部Ｃ３よりも、底面と側面との角部Ｃ１における糸面部１８が光学的特性に極めて大きな影響を及ぼし、さらに、面取り加工によって作出される面の大きさによっても光学的特性の値が左右されることが推測できる。
【００４６】
続いて、図４から理解されるように、二次光学系ガラス部材４０の底面４４と側面４３との各角部Ｃ４への面取り加工によって作出される糸面部４８が曲面状である場合を想定して、その大きさを変化させたときの光学的効率（％）を、光学シミュレーションソフトを用いて前述と同様に解析した。その結果を下記表２に示す。前記参考例１と下記参考例１０ないし参考例１２を比較すると、理論上は糸面部が形成されない参考例１が最も光学的効率が高い値となり、角部Ｃ４における曲面状の糸面部４８は小さい方がより光学的効率が高くなることが確認できる。
【００４７】
［参考例１０］
参考例１０は、参考例２において、角部Ｃ４の糸面部４８を平面により形成するのではなく、半径０．２５ｍｍの曲面（Ｒ０．２５）によって形成したものとする点以外は、参考例２と同様である。
［参考例１１］
参考例１１は、参考例１０において、糸面部４８を半径０．５ｍｍ（Ｒ０．５）の曲面で構成するものとしたこと以外は参考例１０と同様である。
［参考例１２］
参考例１２は、参考例１０において、糸面部４８を半径０．８ｍｍ（Ｒ０．８）の曲面で構成するものとしたこと以外は参考例１０と同様である。
【００４８】
【表２】
2008305879.tif 000004
【００４９】
以上の結果をふまえて、二次光学系ガラス部材の底面と側面の角部に面取り加工を行って作出する糸面部の大きさを変化させて、下記試作例の二次光学系ガラス部材を作製し、後述するソーラーシミュレーターによって変換効率等の発電特性を測定した。
［試作例１］
試作例１において、図２に示されるように、二次光学系ガラス部材の本体部１１は角錐台形状であり、上面１２は一辺が１１．０ｍｍの正方形、底面１４は一辺６．５ｍｍの正方形、及び高さは２０ｍｍとなるように、通常のガラスの作製方法、加工方法を用いて前記ガラス部材１０の本体部１１を作製した。また、本体部１１を構成するガラス部材の組成を下記表３に示す。
【００５０】
【表３】
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【００５１】
前記本体部１１は、図示の如く底面１４と側面１３との各角部Ｃ１、側面１３と側面１３との各角部Ｃ２、上面１２と側面１３との各角部Ｃ３を有しており、これらの角部に従来公知のガラスの加工方法によって面取り加工を施した。特に、前記角部Ｃ１の面取り加工によって作出される糸面部１８は、垂直断面視において側面上の底面１４からの高さＨが０．２ｍｍの箇所及び底面１４上の水平方向における加工前の底面端部１６からの長さＬが０．２ｍｍの箇所を通る平面によって形成されるようにした。一方、前記角部Ｃ２は、本体部の水平断面視において、側面１３と側面１３との間の稜線から水平方向に各０．２ｍｍの箇所を側面１３に対して４５度の角度の平面によってＣ面取りを行い、平面状の糸面部を形成した。また、前記角部Ｃ３は、本体部の垂直断面視において、側面１３上における上面１２からの高さが０．２ｍｍである箇所と水平方向における加工前の上面端部からの長さが０．２ｍｍである上面上の箇所を通る平面により糸面部を形成した。なお、各糸面部の大きさの確認には、ホモジナイザー検査機（「ＲＶＳ−４２５０Ｄ  Ｓ３Ｄ」有限会社  シャンテック製）を用いた。
【００５２】
［試作例２］
試作例２は、試作例１において、前記角部Ｃ１、角部Ｃ２及び角部Ｃ３について、バフによって各角部に研磨のみを実施した。バフ研磨の条件は、不織布を回転板（直径φ：２００ｍｍ）に貼付け酸化クロムを塗布し、５ｓｅｃ、６００ｒｐｍにて研磨した。
［比較例１］
比較例１は、試作例１において、前記角部Ｃ１に面取り加工を施して糸面部を形成するときの各寸法を０．２ｍｍであるところを、０．５ｍｍと置き換えたこと以外は試作例１と同様に作製した。
【００５３】
［ソーラーシミュレーターの変換効率等の測定］
以上の試作例１、２及び比較例１の各二次光学系ガラス部材を用いて、ソーラーシミュレーターを構成することにより、変換効率等についての評価試験を行った。ソーラーシミュレーターは、出力１．０ｋＷのキセノンランプによって鉛直方向に均一な光を凹面鏡に５０倍に集光させて石英ロッドに導入し、リレーレンズガラスを通過した均質な光源を二次光学系ガラス部材及びチップを組み込んだ発電素子に照射させるようにしたものである。
【００５４】
このソーラーシミュレーターにおいて、各二次光学系ガラス部材を用いたときの短絡電流（Ａ）、開放電圧（Ｖ）、曲線因子、変換効率（％）の測定を行った。ここで、短絡電流（以下、Ｉｓｃとする。）はＰＶ（Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｌｔａｉｃ）回路の両端をショートさせた状態の電流値であり、開放電圧（以下、Ｖｏｃとする。）はＰＶ回路を開放した場合のＰＶの両端に発生する電圧値である。また、曲線因子（以下、ＦＦとする。）は理想状態のＰＶ出力（ＶｏｃとＩｓｃの積）にどれだけ近似しているかを示す指標であって、前記曲線因子は値が１に近いほど理想状態に近い出力が得られ、ＰＶの変換効率が高くなる。変換効率（以下、Ｅｆｆとする。）は、基準セルを組み込んだレシーバーと対比した効率を算出した。
【００５５】
このソーラーシミュレーターによる評価試験において、試作例１の二次光学系ガラス部材を用いたものを試験例１、試作例２の二次光学系ガラス部材を用いたものを試験例２、同様に比較例１を用いたものを試験例３とした。前記試験例１では、試作例１と同様に作製した二次光学系ガラス部材を２８個用意して、各々についてソーラーシミュレーターによって評価を行った（試験例１−１〜試験例１−２８）。試験例２において、試作例２と同様に作製した二次光学系ガラス部材を３０個用いて各々について評価した（試験例２−１〜試験例２−３０）。また、試験例３においては、比較例１と同様に作製したものを１５個用いてそれぞれ評価を行った（試験例３−１〜試験例３−１５）。これらの評価結果を図６及び下記表４〜６に示す。
【００５６】
【表４】
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【００５７】
【表５】
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【００５８】
【表６】
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【００５９】
上記表４〜６の結果から、試験例１〜３におけるＥｆｆ（％）の値を各平均値で比較すると、試験例２における変換効率が最も大きな値を示した。このとき、試験例２と試験例１のＥｆｆの平均値の差は０．６０４であるのに対し、試験例２と試験例３との差は２．９９３、及び試験例１と試験例３との差が２．３８９であった。このことから、試験例１及び試験例２と比較して試験例３におけるＥｆｆが著しく低下していることがわかる。
【００６０】
また、Ｅｆｆ（％）に対するＩｓｃ（Ａ）の測定値を示した図６から明らかなように、試験例１及び試験例２はＩｓｃ及びＥｆｆの値は極めて高い値が得られた。以上のことから、二次光学系ガラス部材の底面と側面との角部に作出される糸面部の大きさが光学的特性に大きな影響を及ぼし、特に、図示されるように、比較例３についての試験例３ではＥｆｆ及びＩｓｃが著しく低下すことがわかった。
【００６１】
［糸面部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の測定］
上記試作例１の二次光学ガラス部材の糸面部の表面の表面粗さをＪＩＳ−Ｂ−０６０１に準拠して測定した。このときの測定結果を下記表７に示す。なお、使用した測定装置は、Ｔａｙｌｏｒ  Ｈｏｂｓｏｎ社製「Ｆｏｒｍ  Ｔａｌｙｓｕｒｆ  ＰＧＩ  ８４０」であって、スタイラス先端Ｒは２μｍとした。下記表７より試作例１の二次光学系ガラス部材について、角部Ｃ１の糸面部１８の表面の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で４０ｎｍ以下であることが確認された。
【００６２】
【表７】
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【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の一実施例に係る二次光学系ガラス部材を用いた集光型太陽光発電装置を概念を表す概略断面図である。
【図２】実施例の二次光学系ガラス部材の斜視図である。
【図３】図２の３−３線で切断した要部の拡大断面図である。
【図４】他の実施例に係る二次光学系ガラス部材の底部の拡大断面図である。
【図５】参考例１〜９の二次光学系ガラス部材についての光学シミュレーションによる光学的効率（％）を示す図である。
【図６】試験例１〜３の光学シミュレーターによって得られるＥｆｆ（％）とＩｓｃ（Ａ）の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  二次光学系ガラス部材
１１  本体部
１２  上面
１３  側面
１４  底面
１８，４８  糸面部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４  角部
【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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