(57)【要約】【課題】  コンパクトで効率の良い太陽光発電装置を提供する。【解決手段】  本発明の太陽光発電装置は、複数個の両面受光型太陽電池モジュールを、水平面に対して９０±１０°の角度で設置した回転柱で支持し、回転駆動体で太陽電池モジュールを回転する。互いに隣り合う２つの太陽電池モジュールは、９０±３０°の角度で回転柱に設置され、電圧最大の第１のモジュールの電圧と、この第１のモジュールに隣接する第２のモジュールあるいは第３のモジュールの何れかで第１のモジュールに次ぐ電圧のモジュールの電圧との差が設定値より小さくなる様に回転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の両面受光型太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置において、
該太陽光発電装置が、水平面に対して８０°〜１００°の角度を成す回転軸を有する回転柱と、該回転柱で支持された複数個の両面受光型太陽電池モジュールと、前記回転柱を回転させる回転駆動体とを備え、互いに隣り合う２つの両面受光型太陽電池モジュールの成す角度θが６０°〜１２０°で前記回転柱に設置されていることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電装置において、前記複数個の両面受光型太陽電池モジュールが２枚から６枚であることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２の何れかに記載の太陽光発電装置において、前記両面受光型太陽電池モジュールが、両面受光型太陽電池セルを透明保護部材で挟持したモジュールであることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項４】
請求項１あるいは請求項２の何れかに記載の太陽光発電装置において、前記両面受光型太陽電池モジュールが、絶縁基板の両面に片面受光型太陽電池セルを透明保護部材で挟持したモジュールであることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項５】
請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載の太陽光発電装置において、発生電圧最大の第１の太陽電池モジュールの電圧と、該第１の太陽電池モジュールに隣接する第２の太陽電池モジュールあるいは第３の太陽電池モジュールのいずれかで発生電圧が前記第１の太陽電池モジュールに次ぐモジュールの電圧とを検出し、これら２つの電圧の差が予め設定した値より小さくなる様に前記回転駆動体を制御することを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項６】
請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載の太陽光発電装置において、発生電力最大の第１の太陽電池モジュールの電力と、該第１の太陽電池モジュールに隣接する第２の太陽電池モジュールあるいは第３の太陽電池モジュールのいずれかで発生電力が前記第１の太陽電池モジュールに次ぐモジュールの電力とを検出し、これら２つの電力の差が予め設定した値より小さくなる様に前記回転駆動体を制御することを特徴とする太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は両面受光型太陽電池アレイを用いた太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の片面受光型太陽電池を用いた発電装置には、受光面を南向きとし、年間の日射量を最大限に受光できるように設置場所の緯度を考慮して、春分・秋分時の天頂角に合わせた適切な傾斜角度で斜めに固定設置するものや、あるいは特許文献１や特許文献２に記載されているように、片面受光型太陽電池を直交する２軸の周りで回転できるように取り付けて、太陽を追尾機能を有するものがある。
【０００３】
また、別の従来技術の太陽電池を用いた発電装置には、特許文献３に記載のように両面受光型太陽電池を地表面に垂直に設置して、夏季と冬季にこの受光面の向きを移動させるものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８８３８９号公報（図５、図８の記載）
【特許文献２】特開２００１−２９０５３７号公報（図１の記載）
【特許文献３】特開２００３−８０４３号公報（図１と００１１段落の記載）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術の固定設置した片面受光型太陽電池では、南向きに障害物がない広い面積の設置場所が必要であったり、ビル等の建物の壁面に太陽電池を壁面に設置すると、日射量の低下に伴い発電量が急減した。
【０００６】
さらに、前記従来技術の片面受光型太陽電池に太陽追尾機能を持つシステムでは、その追尾機構が複雑であり、雨天や曇天時の日射が弱い場合にも追尾するための無駄な動力が必要になっている。
【０００７】
また、前記特許文献３に記載の両面受光型太陽電池モジュールでは、モジュール表面で反射する太陽光を発電に有効に利用できていない。
【０００８】
本発明の目的は、コンパクトで効率の良い太陽光発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の太陽光発電装置は、複数個の両面受光型太陽電池モジュールを備えていて、水平面に対して８０°〜１００°の角度を成す回転軸を有する回転柱と、該回転柱で支持された複数個の両面受光型太陽電池モジュールと、前記回転柱を回転させる回転駆動体とを備え、互いに隣り合う２つの両面受光型太陽電池モジュールの成す角度θが６０°〜１２０°で前記回転柱に設置されている。
【００１０】
本発明の太陽光発電装置は、発生電圧あるいは電力が最大の第１の太陽電池モジュールの電圧あるいは電力と、該第１の太陽電池モジュールに隣接する第２の太陽電池モジュールあるいは第３の太陽電池モジュールのいずれかで発生電圧あるいは電力が前記第１の太陽電池モジュールに次ぐモジュールの電圧あるいは電力とを検出し、これら２つの電圧あるいは電力の差が予め設定した値より小さくなる様に回転駆動体を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コンパクトで効率の良い太陽光発電装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の詳細を図面を用いながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
本実施例の太陽光発電装置の外観の模式図を図１に、平面の説明図を図２に示す。図１で、符号１は支柱、２は回転柱、３、４は両面受光型の太陽電池モジュール、５は端子箱、６は笠木を示す。本実施例の両面受光型の太陽電池モジュール３、４は複数個のサブモジュール１０を備え、このサブモジュール１０は複数個の両面受光型太陽電池セル１１を縦横に配列し、図示していない２枚の透明保護部材で挟持したものである。ここで、両面受光型太陽電池セル１１にかえて、絶縁基板の両面に片面受光型太陽電池セルを配置したサブモジュール１０を備えた太陽電池モジュールを用いても良い。
【００１４】
本実施例の両面受光型の太陽電池モジュール３、４は概略長方形を成し、長方形の１辺をそれぞれ回転柱２に固定してある。両面受光型の太陽電池モジュールの形状は１辺が回転柱２に固定できる形状であれば長方形に限られずに、正方形や、台形、三角形、半円形、半楕円形、平行四辺形、あるいはこれらの形状を組合わせた形が適用できる。また、２つの両面受光型の太陽電池モジュール３、４は同じ形状であることが、回転柱２に設置する際の重量バランスや、太陽電池モジュールの反射光を有効に受光するための観点から好ましい。しかし、設置場所の特定方向に樹木や、建造物があって陰になり、同形状の太陽電池モジュールでは発電電力に差が出る場合には、２つの太陽電池モジュールの発電電力が等しくなるように形状を相違させても良い。
【００１５】
回転柱２は支柱１で支持されていて、図示していない駆動装置によって両面受光型の太陽電池モジュール３、４と一緒に回転する。また、回転柱２は、その回転軸を水平面に対して９０°±１０°、好ましくは９０°±５°の角度を成して設置されている。この設置角度範囲であれば、両面受光型の太陽電池モジュール３、４が発生する電力が実質的に同じである。
【００１６】
本実施例では２枚の両面受光型の太陽電池モジュール３と両面受光型の太陽電池モジュール４と図２に示すように、角度θを一定の角度に保って回転柱２ごとを回転させる。角度θは９０°±３０°の範囲である。これより小さな角度θでは一方の太陽電池モジュールの影が他方の太陽電池モジュールにかかり発電量が向上しない。また、これより大きな角度θでは一方の太陽電池モジュールの表面で反射した光が、他方の太陽電池モジュールに当たらずにそれてしまう割合が多くなり発電量が向上しない。
【００１７】
本実施例では、両面受光型の太陽電池モジュール３、４を固定した回転柱２をモーター等の駆動体によって回転させている。モーター等の駆動体やその回転を制御する制御部や、２次電池などの電力蓄積部は、例えば図１の端子箱５の内部に配置する。本実施例では、両面受光型の太陽電池モジュール３の出力電圧もしくは出力電力が、両面受光型の太陽電池モジュール４の出力電圧もしくは出力電力より、予め設定した閾値より大きな値になったときは、図２の右回転方向に回転し、逆の場合は左に回転させる。本実施例ではこのように閾値を設けているので、頻繁な回転駆動によるエネルギー・ロスを低減している。
【００１８】
本実施例では、太陽電池モジュールが出力する電圧あるいは電力を基に回転させる方向を制御しているが、太陽電池モジュールに受光センサを別に設置し、このセンサの出力に基づいて回転柱２を回転させても良いし、あるいは太陽電池モジュール内の特定の太陽電池セルの出力に基づいて回転柱２を回転させても良い。
【００１９】
図３から図５を用いて両面受光型太陽電池モジュールの回転の様子を詳しく説明する。２つの両面受光型の太陽電池モジュール３と両面受光型の太陽電池モジュール４とが同じ電圧、もしくは電力を発電している場合の太陽光の入射方向７と太陽電池モジュールの位置関係の平面図は図３のよう角度αとβとが等しくなる。図３の場合には、２つの両面受光型の太陽電池モジュール３、４が発電する電圧あるいは、電力の差がゼロであるから、太陽電池モジュールを動かす回転力は生ぜず、そのままの状態を保つことになる。
【００２０】
雨上がりの後で太陽光の入射方向７が図４に示すような位置関係になった場合には、両面受光型の太陽電池モジュール４は最大の電圧、もしくは電力を生じるが、両面受光型の太陽電池モジュール３が発電する電圧、もしくは電力は小さい。従って発生電圧もしくは電力の差が生じているので図３に示すように左回転し、両モジュールの発電する電圧、もしくは電力が等しくなる方向に動く。
【００２１】
本実施例の両面受光型の太陽電池モジュールを備えた太陽電池アレイが、晴天が連続した２日間に渡って動く様子を、図５（ａ）〜図５（ｆ）を用いて説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）は第１日目の日の出から日没までの太陽電池アレイの動きを示す。本実施例では日没で太陽光発電が止まれば太陽電池アレイの回転も日没時の位置で止まる。図５（ｄ）〜図５（ｆ）は第２日目の日の出から日没までの太陽電池アレイの動きを示す。第２日目には、前日の停止位置から回転を始めるので太陽電池モジュールに太陽光が入射する面が前日の裏側の面になる。
【００２２】
このように本実施例では両面受光型の太陽電池モジュールを垂直に設置して１つの軸のまわりに回転させるので、２枚の両面受光型の太陽電池モジュール３、４が成す角が太陽光の入射方向７に対して鋭角であっても、鈍角であっても、２枚の太陽電池モジュールが発電する電圧もしくは電力が等しくなるように動作する。
【００２３】
従って、本実施例では、日没後、外部の電力供給を受けて駆動装置で太陽電池アレイの受光面を日の出方向に向け直す操作が不要である。また、本実施例では、太陽光を受光しているときに２枚の太陽電池モジュールの発電量が等しくなるように受光面を回転させるので、雨天や曇天などで太陽電池モジュールの発電量が駆動装置の消費電力より小さい場合には回転を止めるので、外部の電力供給を受けて駆動装置を動かし続け、太陽電池アレイを回転し続けるような無駄がない。
【実施例２】
【００２４】
本実施例は、両面受光型の太陽電池モジュール３、４を固定した回転柱２をモーター等の駆動体によって回転させる際に、両面受光型の太陽電池モジュール３と両面受光型の太陽電池モジュール４との合計出力電力が最大になるように回転させることだけが、実施例１と異なる。
【００２５】
本実施例では、両面受光型の太陽電池モジュール３、４の太陽光の入射方向７に向いた受光面の合計出力電力が最大になるように回転させれば十分である。しかし、建造物の窓、壁面、屋根等の反射光や、雪が積もった斜面の反射光が、太陽光の入射方向と異なる向きから入射する設置環境では、両面受光型の太陽電池モジュール３、４の両面の合計電力が最大になるように回転させても良い。本実施例でも実施例１と同様な効果がある。
【実施例３】
【００２６】
本実施例は３枚以上の両面受光型の太陽電池モジュールを回転柱２に固定してモーター等の駆動体で回転させていることだけが、実施例１、実施例２と異なる。
【００２７】
図６に、両面受光型の太陽電池モジュールを４枚配置した本実施例の太陽光発電装置の平面模式図を示す。本実施例では隣接している両面太陽電池モジュールが成す角度θ１〜θ４は何れも実施例１と同様に９０°±３０°の範囲である。これより小さな角度θでは一方の太陽電池モジュールの影が他方の太陽電池モジュールにかかり発電量が向上しない。また、これより大きな角度θでは一方の太陽電池モジュールの表面で反射した光が、他方の太陽電池モジュールに当たらずにそれてしまう割合が多くなり発電量が向上しない。
【００２８】
本実施例では、例えば、両面受光型の太陽電池モジュール４が最大の電圧、もしくは電力を生じていて、これに隣接する２つの両面受光型の太陽電池モジュール３、９を比較して、両面受光型の太陽電池モジュール３が両面受光型の太陽電池モジュール９より発生する電圧あるいは電力が大きい場合には、両面受光型の太陽電池モジュール４の電圧あるいは電力と、両面受光型の太陽電池モジュール３の電圧あるいは電力に基づいて、実施例１や実施例２と同様に回転柱２をモーター等の駆動体によって回転させる。
【００２９】
本実施例では、回転柱２に図６のように両面受光型の太陽電池モジュールを３枚以上取り付けているので太陽電池モジュール全体の重心が回転柱２の回転軸に乗るために重量バランスが良くなり、より容易に太陽電池モジュールを回転できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１の太陽光発電装置の外観の模式図である。
【図２】実施例１の太陽光発電装置の平面模式図である。
【図３】実施例１の太陽光発電装置の受光動作の説明図である。
【図４】実施例１の太陽光発電装置の受光動作の説明図である。
【図５】実施例１の両面受光型の太陽電池モジュールを備えた太陽電池アレイが、晴天が連続した２日間に渡って動く様子の説明図である。
【図６】実施例３の太陽光発電装置の平面模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…支柱、２…回転柱、３，４，８，９…両面受光型の太陽電池モジュール、５…端子箱、６…笠木、７…太陽光の入射方向、１０…サブモジュール、１１…両面受光型太陽電池セル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005158908.tif 000006
【図５】
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【図６】
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