(57)【要約】【課題】狭い敷地内に必要とする電力が得られる太陽光発電システムを実現することのできる技術を提供する。【解決手段】パワーコンディショナなどを内蔵する第１の柱２と、第１の柱２に繋がる配線を内蔵する複数本の第２の柱３と、複数本の第２の柱３の各々に繋がる相対的に小さい面積、例えば２０ｃｍ×２０ｃｍ以下の面積を有する複数枚の太陽電池モジュール４とによって太陽光発電システム１を構成し、複数枚の太陽電池モジュール４を空間に３次元配置して、第１の柱２は樹木の幹、複数本の第２の柱３は樹木の枝、複数枚の太陽電池モジュール４は樹木の葉に似せて樹木に葉が茂るようにこれらを配置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の柱と、前記第１の柱に繋がる複数本の第２の柱と、前記複数本の第２の柱の各々に繋がる相対的に小さい面積を有する複数枚の太陽電池モジュールとで構成され、前記複数枚の太陽電池モジュールが空間に３次元配置されていることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
第１の柱と、前記第１の柱に繋がる複数本の第２の柱と、前記複数本の第２の柱の各々に繋がる相対的に小さい面積を有する複数枚の太陽電池モジュールとで構成され、前記第１の柱は樹木の幹、前記複数本の第２の柱は樹木の枝、前記複数枚の太陽電池モジュールは樹木の葉に擬似されて、前記複数枚の太陽電池モジュールが空間に３次元配置されていることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項３】
第１の柱と、前記第１の柱に繋がる複数本の第２の柱と、前記複数本の第２の柱の各々に繋がる２０ｃｍ×２０ｃｍ以下の面積を有する複数枚の太陽電池モジュールとで構成され、前記複数枚の太陽電池モジュールが空間に３次元配置されていることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項４】
第１の柱と、前記第１の柱に繋がる複数本の第２の柱と、前記複数本の第２の柱の各々に繋がる相対的に小さい面積を有する複数枚の太陽電池モジュールとで構成され、前記複数枚の太陽電池モジュールが空間に３次元配置された太陽光発電システムであって、その投影面積が前記複数枚の太陽電池モジュールの総面積よりも小さいことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項５】
第１の柱と、前記第１の柱に繋がる複数本の第２の柱と、前記複数本の第２の柱の各々に繋がる相対的に小さい面積を有する複数枚の太陽電池モジュールとで構成され、前記複数枚の太陽電池モジュールが空間に３次元配置された太陽光発電システムであって、前記第１の柱の内部にパワーコンディショナを内蔵し、前記第１の柱および前記複数本の第２の柱の内部に配線を内蔵することを特徴とする太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然エネルギーの１つである太陽光エネルギーを利用した発電システムに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光エネルギーを利用した太陽電池は、半導体を積層して電極などを取り付けたデバイスであり、太陽光を吸収することにより半導体中の電子を高エネルギー状態とし、電気として直接外部に取り出す仕組みである。緯度や気候などに発電量は依存するが、太陽電池は地球上どこにでも存在する太陽光を利用できるという利点がある。また太陽電池には様々な形態があり、使用される材料ではシリコン系、化合物半導体、有機半導体、湿式に分けられ、さらにそれぞれの材料についてバルク結晶型、薄膜型などの構造の異なるものが使用されている。
【０００３】
太陽電池をモジュール化し、組み立てたものが太陽電池モジュールである。太陽電池モジュールの構造にも様々なものがあるが、例えば太陽電池用材料にシリコンを用いた太陽電池モジュールでは、一般にスーパストレート構造が用いられている。これは太陽電池の受光面側にガラスなどの透明基板をおいて支持板とし、その下に透明な充填材料と裏面シートとを用いて太陽電池を封止した後、周囲を枠組みするものである（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
この太陽電池モジュールを用いた発電システムが、太陽光発電システムである。太陽光発電システムは、太陽電池モジュール、太陽電池モジュールを屋根などに固定する架台、発電された直流電力を交流に変換して住宅用電源または系統電源に供給するパワーコンディショナおよび配線によって構成され、必要とする電力を得るために、１ｍ×１ｍ程度の大きさの太陽電池モジュールが平面上に数十枚〜数百枚程度並べて設置される（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
山田興一、小宮山宏著、「太陽光発電工学」、日経ＢＰ社、２００２年１０月７日、ｐ．１１２−１１４
【０００６】
【非特許文献２】
「太陽光発電システム」、株式会社日立製作所、株式会社日立エンジニアリングサービス、２０００年８月
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記太陽光発電システムにおいては、１ｍ×１ｍ程度の大きさの太陽電池モジュールを平面上に配置するため、大面積の敷地を必要とする。例えば多結晶シリコンを材料とした最大出力１２０Ｗ、外形寸法１．２ｍ×０．８ｍの太陽電池モジュールを用いて１０ＫＷの出力を得るためには、８４枚の太陽電池モジュールを配置し、２６ｍ×３ｍの設置エリアを必要とする。このため、太陽光発電システムを設置する場所が限定されるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、狭い敷地内に必要とする電力が得られる太陽光発電システムを実現することのできる技術を提供することにある。
【０００９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１１】
本発明は、第１の柱と、第１の柱に繋がる複数本の第２の柱と、複数本の第２の柱の各々に繋がる２０ｃｍ×２０ｃｍ以下の相対的に小さい面積を有する複数枚の太陽電池モジュールとで構成され、第１の柱は樹木の幹、複数本の第２の柱は樹木の枝、複数枚の太陽電池モジュールは樹木の葉に擬似されて、複数枚の太陽電池モジュールが空間に３次元配置された太陽光発電システムである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施の形態である太陽光発電システムの一例の概略図を示す。
【００１４】
太陽光発電システム１は、パワーコンディショナ、配線などを内蔵する第１の柱２と、この第１の柱２に繋がる配線を内蔵する複数本の第２の柱３と、この第２の柱の各々に繋がる相対的に小さい面積、例えば２０ｃｍ×２０ｃｍ以下の面積を有する複数枚の太陽電池モジュール４とで構成され、例えば葉が茂る樹木に似た外観を成す。すなわち、第１の柱２は樹木の幹、複数本の第２の柱３は樹木の枝、複数枚の太陽電池モジュール４は樹木の葉に擬似されて、樹木に葉が茂るようにこれらが配置されている。
【００１５】
複数枚の太陽電池モジュール４は空間に３次元配置されており、その総面積は太陽光発電システム１の投影面積よりも小さくすることができる。すなわち多数の太陽電池モジュール４を３次元配置することにより、小さい投影面積で発電に必要な面積を得ることができる。太陽光発電システム１の高さおよび幅は、太陽電池モジュール４の枚数、敷地面積などから決まり、太陽電池モジュール４の枚数は発電に必要な面積などから決まる。
【００１６】
図２に、本発明の一実施の形態である周辺機器を含めた太陽光発電システムの一例の模式図を示す。ここでは発電電力が使用電力を越えた場合に、余剰電力を系統電源に流し込む、いわゆる逆潮流のシステムを示したが、系統電源に接続しない独立型システムなどにも用いることができる。
【００１７】
まず、太陽電池モジュール１を構成する複数枚の太陽電池モジュール４に太陽光が照射されると、太陽の光エネルギーが電気エネルギーに変換される。複数枚の太陽電池モジュール４で得られた電気エネルギーは１つに纏められ、第１および第２の柱２，３に内蔵された配線５を介して第１の柱２に内蔵されたパワーコンディショナ６へ供給される。さらにここで電力（直流）を交流に変換した後、電力が家庭用電源などの負荷７または系統電源８へ供給される。なおここでは、パワーコンディショナ６は第１の柱２に内蔵するとしたが、これに限定されるものではなく、パワーコンディショナ６は第１の柱２の外部に設けてもよい。
【００１８】
図３（ａ）に、１つの太陽電池モジュールの一例の上面概略図、図３（ｂ）に、同図のＡ−Ａ′線における断面概略図を示す。
【００１９】
太陽電池モジュール４は、太陽光発電システム１を樹木型とすることから木の葉に似た形をしており、その内部には直列、並列接続された複数個の太陽電池９が配置されている。これら太陽電池９の受光面側にはガラスなどの透明基板１０、裏面側には防湿、絶縁のためのシート１１が置かれている。さらにこれら太陽電池９は、透明基板１０を支持板として透明な充填材料１２によって封止されており、その周囲を外枠１３によって枠組みされている。この外枠１３は、太陽電池モジュール４を屋外で長時間使用する際の機械的強度補強のために設けられる。
【００２０】
なお、太陽電池モジュール４を木の葉に似た形としたが、これに限られるものではなく、太陽光発電システム１が設置される場所に合った形、例えば竹の葉、椰子の葉、バナナの葉のような形、さらには円形、星形などとすることができる。
【００２１】
図４に、本発明の一実施の形態である太陽光発電システムに用いる太陽電池の一例の模式図を示す。なお太陽電池用材料として、シリコン系、化合物半導体、有機半導体、湿式を挙げることができるが、本実施の形態ではシリコン系材料の１つである多結晶シリコンを例示した。
【００２２】
太陽電池９は、ｎ型多結晶シリコン１４とｐ型多結晶シリコン１５とからなるｐｎ接合からなり、ｎ型多結晶シリコン１４側を表面としてｐｎ接合の表面および裏面にそれぞれ電極１６，１７が取り付けられている。太陽光１８が入射する表面側の電極１６は太陽光１８を透過しなければならないので、例えばくし型に配置して太陽光１８を遮る面積を小さく抑えた金属電極により構成される。またｐｎ接合の表面における太陽光１８の反射を低減するために、反射防止膜１９がｎ型多結晶シリコン１４の表面に形成されている。なお表面側の電極１６に、例えば酸化錫等の透明導電膜を用いることもできる。
【００２３】
図５に、本発明の一実施の形態である太陽光発電システムを公園に設置した一例の概略図を示す。
【００２４】
公園に植えられた木々２０の間に樹木型の太陽光発電システム１が設置されている。太陽光発電システム１を樹木型としたことにより、公園の景観を損ねることがなく、また日陰を作り、憩いの場を提供することができる。公園のみならず、例えば一般宅地の庭に設置することもできる。
【００２５】
図６に、本発明の一実施の形態である太陽光発電システムを風力発電と併用して設定した一例の概略図を示す。
【００２６】
風力発電では、複数の風車２１が設置されるが、風車２１の翼の直径は４０ｍ程度あり、またお互いの干渉を避けるため、風車２１の直径をＤとすると風軸方向に１０Ｄ以上、風軸と直角方向に３Ｄ以上離すことが勧められている。このため、広大な土地に距離を置いて複数の風車２１は設置される。そこで隣接する風車２１間に樹木型の太陽光発電システム１を設置する。これにより、隣接する風車２１間の空いた土地を有効活用でき、太陽光発電と風力発電とを合わせた電力供給を行うことができる。また太陽光発電システム１を樹木型としたことにより、景観がよくなる。
【００２７】
このように、本実施の形態によれば、２０ｃｍ×２０ｃｍ以下の相対的に小さい面積の複数枚の太陽電池モジュール４を樹木の葉が茂っているように３次元配置して、太陽光発電システム１を構成することにより、小さい投影面積で発電に必要な面積を得ることができる。これにより、狭い敷地でも太陽光発電システム１を設置することができる。また太陽光発電システム１を樹木型とすることにより、景観を損ねることがないので、例えば公園にも違和感なく設置することができる。
【００２８】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２９】
例えば、前記実施の形態では、太陽光発電システムを設置する場所として公園、一般宅地または風力発電設置場所を例に挙げて説明したが、太陽光を得られる場所であれば、太陽光発電システムは、場所や規模に関係なくどこにでも設置することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００３１】
面積を相対的に小さくした複数枚の太陽電池モジュールを樹木の葉が茂っているように３次元配置して、太陽光発電システムを構成することにより、小さい投影面積で発電に必要な面積を得ることができるので、狭い敷地内に必要とする電力が得られる太陽光発電システムを設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である太陽光発電システムの一例の概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態である周辺機器を含めた太陽光発電システムの一例の模式図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施の形態である１つの太陽電池モジュールの一例の上面概略図、（ｂ）は、同図のＡ−Ａ′線における断面概略図である。
【図４】本発明の一実施の形態である太陽光発電システムに用いる太陽電池の一例の模式図である。
【図５】本発明の一実施の形態である太陽光発電システムを公園に設置した一例の概略図である。
【図６】本発明の一実施の形態である太陽光発電システムを風力発電と併用して設置した一例の概略図である。
【符号の説明】
１  太陽光発電システム
２  第１の柱
３  第２の柱
４  太陽電池モジュール
５  配線
６  パワーコンディショナ
７  負荷
８  系統電源
９  太陽電池
１０  透明基板
１１  シート
１２  充填材料
１３  外枠
１４  ｎ型多結晶シリコン
１５  ｐ型多結晶シリコン
１６  電極
１７  電極
１８  太陽光
１９  反射防止膜
２０  木
２１  風車
【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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