(57)【要約】【課題】  太陽光線を光量むら及び色収差無くかつ高効率で光起電力素子に集光する小型軽量な集光型太陽電池モジュールの製造方法において、接合工程を削減し、あるいは複雑な製造装置を使用しないで製造できる、安価な集光型太陽電池モジュール製造方法を提供する。【解決手段】  集光光学素子群１０１によって集光された太陽光線を受光する複数の受光部１０２ならびに複数の導光部１０３および太陽光線が混和されて射出する射出部１０５ａを有する光導体１０５と、射出部１０５ａの射出面の直後に少なくとも一つの光起電力素子１０６を有する集光型太陽電池モジュールの製造方法において、全ての受光部１０２の形状に対応した金型と、全ての導光部１０３の形状に対応した金型を用いて、光導体１０５の複数の受光部と導光部を一体成型する成型工程と、光導体１０５の複数の導光部を一箇所にまとめて射出部を形成する集合工程を有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光線を集光する複数の集光光学素子からなる集光光学素子群と、上記集光光学素子群によって集光された太陽光線を受光する複数の受光部ならびに該複数の受光部とそれぞれ対をなして該受光部向かって該受光部それぞれに対応して設けられた複数の導光部および該複数の導光部を通過した太陽光線が混和されて射出する射出部を有する光導体と、該射出部の射出面の直後に少なくとも一つの光起電力素子を有する集光型太陽電池モジュールの製造方法において、
少なくとも全ての受光部の形状に対応した金型と、少なくとも全ての導光部の形状に対応した金型を用いて、該光導体の複数の受光部と該複数の導光部を一体成型する成型工程と、該光導体の複数の導光部を一箇所にまとめて射出部を形成する集合工程を有することを特徴とする集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
上記集合工程に引き続き上記複数の導光部を集合状態で固定する固定工程を有することを特徴とする請求項１に記載の集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
上記固定を接着剤により行うことを特徴とする請求項２に記載の集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
上記固定を溶剤溶着により行うことを特徴とする請求項２に記載の集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
上記固定を熱溶着により行うことを特徴とする請求項２に記載の集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
上記固定を超音波溶着により行うことを特徴とする請求項２に記載の集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
上記導光部の断面積が受光部から射出部にかけて単調減少していくことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
上記導光部の断面がそれぞれ矩形であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
上記光導体の内部応力の除去を行う高温処理工程を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
上記高温処理工程により、上記固定部分の乾燥あるいは硬化を行うことを特徴とする請求項９に記載の集光型太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽追尾装置に搭載して使用する集光型太陽電池モジュールの製造方法に関する。更に詳しくは、上記集光型太陽電池モジュールに使用される高性能の集光光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、安全で環境に負荷をかけないエネルギー源として太陽電池モジュールを利用した太陽光発電システムが注目されてきているが、近年では火力発電等の従来型の発電手段に対して経済性の観点からも競争力を持つために、より高効率で安価な太陽電池モジュールの開発に重点が置かれてきている。
【０００３】
こうした観点から近年注目を集めつつあるのが集光型太陽電池モジュール及び該集光型太陽電池モジュールと太陽追尾装置から構成される集光型太陽光発電システムである。通常の太陽光発電システムでは太陽電池モジュールそのものは一定位置に固定されているが、言うまでもなく太陽と地球との関係は時々刻々と変化するものであるので、固定された太陽電池モジュールと太陽との相対角度が最適な角度になるのは一瞬に過ぎず、その他の時刻は不適切な角度で太陽エネルギーを受け取っているとも言える。このことは、太陽電池モジュール側からみた太陽の方角（いわゆる時角）だけでなく太陽経路の季節変化（赤緯の変化）に関しても同様である。また、太陽電池モジュール表面の反射率も太陽光線の入射角度が太陽電池モジュールの法線から離れるに従って大きくなるため、こうした面でも太陽電池モジュールの受光角度が不適切であるための損失は発生している。このような損失は、本来受け取るべきエネルギーの２０〜３０％にもなると言われている。
【０００４】
このような受光角度の不適切さを解消するためには、太陽電池モジュールが常に太陽に対して最適な角度を維持すればよく、こうした考え方から太陽追尾型の太陽光発電システムが考案されており、太陽追尾を行うことで年間の発電量は２５％〜４０％向上することが見込まれる。
【０００５】
また、同様に発電単価の低減を目指して太陽追尾型の集光型太陽光発電システムも研究されている。集光型太陽光発電システムによれば、太陽光発電システムを構成する集光型太陽電池モジュールの構成部品のうち最も高価である光起電力素子を大幅に節約できるため、極めて大きなコスト削減が可能となる。
【０００６】
また、一般に言われているように、光強度が大きくなることによって発生電圧が高まるために、入射エネルギーに対する出力エネルギーの割合、即ち変換効率が向上し、同一面積に光起電力素子を敷き詰めた場合に比較すると大きな出力が得られることになる。
【０００７】
こうした効果を十分に得るためには高倍率で集光を行う集光型太陽光発電システムを構築する必要があり、その場合には太陽光線を効率よく集光する光学系を有した集光型太陽電池モジュールは不可欠になる。
【０００８】
従来、太陽光線を集光する手段としては図７に示すようにフレネルレンズ７０１の略焦点距離の位置に、光起電力素子７０２をフレネルレンズ７０１に対し平行に設け、フレネルレンズ７０１上に入射した太陽光線７０３を集光して光起電力素子７０４に入射するようになっている。
【０００９】
しかしながら、この方法によればフレネルレンズ７０１の球面収差や色収差等のためにフレネルレンズ７０１のＦ値（＝焦点距離÷口径）を小さくしていくにしたがい太陽光線７０３を一点に集光できず集光効率が低下するため、結果としてフレネルレンズ７０１の焦点距離をあまり短くできなかった。そのため、従来の集光型太陽電池モジュールは、平板型の太陽電池モジュールに対し、厚みが増加し、重量及びコストアップを招き、更には集光型太陽電池モジュールを追尾するための追尾装置も、追尾能力及び耐風圧等を考慮すると大掛かりなものを必要とした。
【００１０】
また、フレネルレンズ７０１の球面収差及び色収差は、集光した太陽光線７０３を光起電力素子７０２上に均一に照射できず光起電力素子７０２の効率低下、場合によって局部のみの温度上昇を招き、結果として光起電力素子７０２にダメージを与えた。また、光起電力素子７０２に多重接合構造のもの（数個の異なる材料で作ったｐｎ接合を光の進行方向に重ねて配列したもの）を使用した場合、色収差により光起電力素子７０２上の波長分布にばらつきが生じ、光起電力素子７０２の変換効率が大幅に低下する問題点があった。
【００１１】
また、特許文献１のように、複数の集光光学素子及び複数の光ファイバを用いて、一つの光起電力素子へ太陽光線を導いた例もある。しかし、複数の光ファイバの射出面を直接、光起電力素子前面に配列した場合、個々の光ファイバの光量むらがそのまま光起電力素子上での光量むらとなり、光起電力素子の効率の低下を招いた。また、光ファイバ内の光量むら及び色収差を無くすには、十分な光ファイバ長を必要とした。また、光ファイバの受光部における太陽光線の入射許容角度が狭いため、集光光学素子のＦ値を大きくする必要があった。
【００１２】
また、特許文献１には複数の光ファイバを一度筒状のライトパイプに導いて、ライトパイプの内面反射を利用して太陽光線を混和させた後に光起電力素子へ導く例も記載されているが、光ファイバとライトパイプは屈折率が異なるため、その界面で反射ロスが発生する。また、ライトパイプ内においては反射により太陽光線を伝達しているため、伝達ロスが発生する。すなわち、一般に内面鏡の反射材として用いられるアルミあるいは銀の反射率は８５〜９５％（可視領域）であり、太陽光線が内面鏡に数回反射して光起電力素子に導かれる際、太陽光線のエネルギーは内面鏡に反射する度に低下し太陽光線を効率良く光起電力素子に導けないといった問題があった。また、反射材の劣化等も考慮する必要があった。
【００１３】
こうした問題を解決するために本発明者らは特許文献２において、中実体のライトパイプを用いて薄型、かつ性能の低下のない集光型太陽電池モジュールを提案している。
【００１４】
それによれば、射出面を少なくとも一つ有し、かつ受光部を複数有する光導体と、該射出面の直後に少なくとも一つの光起電力素子を有する集光型太陽電池モジュールにおいて、該光導体は、透過性を有した中実かつ単一屈折率の媒質からなる光導体を配置することで、集光型太陽電池モジュールに備えた全ての受光部から入射した特性（光量や波長分布）の異なる太陽光線を合成し、かつ光量むら及び色収差が低減した状態で高効率で光起電力素子へ導くことが可能となっている。
【００１５】
しかしながら、上記提案においては光路を形成する部材の形状が複雑であり、そのために分割された状態で成型し、最終的に接合を行うことにより所望の形態に構成するか、もしくは、複雑な構造を有する成型型を使用して一体成型する必要がある。従って、前者の場合には接合部分が多数にわたるために接合の工程が極めて多くなるため、後者の場合には装置費用が大きくなるため、いずれにしても製造コストの上昇につながっていた。
【００１６】
また、特許文献３乃至５等にも光ファイバーや光導体を用いた類似の構成が開示されているが、いずれも導光のための部材を個別に準備して、それらを組合せることで集光あるいは照明の機能を実現している。例えば、特許文献３においては複数のレンズ体と光ファイバーケーブルを単純に組合せており、特許文献４においては集光体と光ファイバーを別個に準備して組合せており、また特許文献５においては多数の光ファイバーを個別に準備して組合せている。従って上記特許文献２と同様、接合の工程が極めて多くなり、製造コストが増大するため安価な製造方法を得るに至っていない。
【００１７】
【特許文献１】米国特許第５０８９０５５号
【特許文献２】特開２００２−２８９９００号公報
【特許文献３】特開平７−３３５００４号公報
【特許文献４】特開平８−７６２６号公報
【特許文献５】特開平１０−２５７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明の目的は、太陽光線を光量むら及び色収差無くかつ高効率で光起電力素子に集光する小型軽量な集光型太陽電池モジュールの製造方法において、接合工程を削減し、あるいは複雑な製造装置を使用しないで製造できる、安価な集光型太陽電池モジュール製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者等は上記課題を鋭意検討した結果、以下のような構成が最良であるとの結論に達した。
【００２０】
すなわち、本発明は、
（１）太陽光線を集光する複数の集光光学素子からなる集光光学素子群と、上記集光光学素子群によって集光された太陽光線を受光する複数の受光部ならびに該複数の受光部とそれぞれ対をなして該受光部向かって該受光部それぞれに対応して設けられた複数の導光部および該複数の導光部を通過した太陽光線が混和されて射出する射出部を有する光導体と、該射出部の射出面の直後に少なくとも一つの光起電力素子を有する集光型太陽電池モジュールの製造方法において、
少なくとも全ての受光部の形状に対応した金型と、少なくとも全ての導光部の形状に対応した金型を用いて、該光導体の複数の受光部と該複数の導光部を一体成型する成型工程と、該光導体の複数の導光部を一箇所にまとめて射出部を形成する集合工程を有することを特徴とする集光型太陽電池モジュールの製造方法である。
【００２１】
更に、本発明の集光光学系では、
（２）「上記集合工程に引き続き上記複数の導光部を集合状態で固定する固定工程を有すること」が好ましい。この場合、上記固定方法としては、接着剤、溶剤溶着、熱溶着、あるいは超音波溶着等より適宜選択できる。
（３）「上記導光部の断面積が受光部から射出部にかけて単調減少していくこと」が好ましい。
（４）「上記導光部の断面がそれぞれ矩形であること」が好ましい。
（５）「上記光導体の内部応力の除去を行う高温処理工程を有すること」が好ましい。
（６）「上記高温処理工程により、上記固定部分の乾燥あるいは硬化を行うこと」が好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
前述した手段（１）によれば、光導体の複数の受光部と複数の導光部を一体に成型することによって、従来で行っていた複雑な形状の成型を行う必要がなく、単純な形状での成型が可能となるため装置費用の飛躍的な低減が可能となる。
また、上記複数の導光部を一箇所にまとめる集合工程を有することにより、当初の目的である集光機能を容易に実現できる。勿論、この場合に上記導光部が樹脂材料等の屈曲可能な材料で形成されており、上記導光部の屈曲耐力の範囲内で集合が行われるよう設計すべきなのは言うまでもない。
また、上記成型工程と集合工程をとることによって、従来技術では接合点が多数にわたるのに比較して、一度に一箇所で固定が完了するという点において工程の大幅な簡略化が可能となり、接合工程費用の飛躍的な低減が可能となる。また、上記工程を経ることで光導体に接合点が少なくなり、接合点における光量損失を少なくできるとともに、出来上がった状態の光導体が受ける温度差ストレスによるダメージも小さくできる。
また、上記複数の受光部とそれぞれ対をなして、太陽光線を該受光部に向かって集光する複数の集光光学素子からなる集光光学素子群を有し、上記それぞれの集光光学素子で集光した太陽光線を対応する光導体の受光部に入射し、導光部と射出部の内部で全反射して射出部の射出面で射出するように構成することによって、より多くの太陽光線を光導体の受光部に導くことができ、結果としてより集光倍率の高い集光型太陽電池モジュールを製造することができる。
更に、一つの光起電力素子に対して複数の集光光学素子で太陽光線を集光するため、集光光学素子の大きさが小さくなり、従来型の集光型太陽電池モジュールと同じＦ値の集光光学素子を用いた場合も焦点距離が短くなるため、集光型太陽電池モジュールの大幅な小型化が図れる。また、集光光学素子一つの大きさは、従来型の集光型太陽電池モジュール（集光光学素子一つに対し、光起電力素子が一つ）と比較して大幅に小さくなり、結果として従来の集光型太陽電池モジュールでは重量、コスト、大きさ、成型性の面で使用することが困難だった平凸レンズも使用することができ、集光型太陽電池モジュールの発電効率の向上を達成できる。
【００２３】
前述した手段（２）によれば、上記集光機能を有する状態を長期にわたって保持することができる。また、上記固定方法として、接着剤、溶剤溶着、熱溶着、あるいは超音波溶着等を用いることにより、極めて容易に複数の導光部を集合状態で固定することができる。また、特に熱溶着を行う場合は射出面の凹凸を無くすと同時に射出面に平滑性を与えることができるため、組立て容易性や光学性能の向上が可能となる。
【００２４】
前述した手段（３）によれば、要望される集光倍率を導光部でも負担できるようになるため、上記集光光学素子側の集光倍率を減らすことができ、上記集光光学素子での損失を削減できる。更に、上記導光部は上述のように簡単な分割型を使用して長手方向に抜くことによって形成されるため、上記の形状により必要な抜き勾配もつけることができるため成型時の離型が容易になる。
【００２５】
前述した手段（４）によれば、通常は矩形の集光型光起電力素子に対して太陽光線が射出する射出面の形状も矩形とすることができ、また、導光部を集合して射出部を形成し固定することがきわめて容易になる。即ち、通常、集光型光起電力素子は最終寸法で製造されることは少なく、最終形状よりも大きな寸法のウエハ状態で成膜や拡散処理を行い、その後使用時の寸法に分割する。このときの形状は、切断方法の簡略化（直線的な切断）や無駄な材料の削減（隙間なく隣接できる形状）等の制約から、矩形が選択される。勿論、上記集光型光起電力素子の有効部は外形とは無関係に円形等とすることは可能ではあるが、無効部分に関しても材料コスト、プロセスコストがかかる点を考えると、外形寸法内の部分に関しては極力発電機能を付与して利用する方が有利であることは明白である。従って、通常の場合は集光型光起電力素子は矩形であると考えてよい。上記矩形の集光型光起電力素子に対して太陽光線が射出する射出部の射出面の形状も矩形であるのが光線の有効利用の点からも合理的である。
【００２６】
前述した手段（５）によれば、材料に残留している応力を緩和することによって、長期使用で発生しやすいクラックや固定部分の剥離等を予防することができる。即ち、上記導光部は上述のように屈曲可能な材料であってかつ材料の屈曲耐力内で屈曲させるのは勿論であるものの、上述のように集合させ固定した段階で内部応力が発生しており、そうした残留応力のある状態のまま長期的に屋外に放置された場合、あるいは短期的にも低温環境下に置かれた場合には、クラックや固定部分の剥離等が発生する懸念があるが、上記高温処理（熱アニール）を行うことで材料に残留している応力を緩和することによって、そうした懸念を解消することができる。
【００２７】
前述した手段（６）によれば、特に接着剤もしくは溶剤溶着によって上記固定を行う場合において、上述の高温処理工程において加熱を行うことによって上記固定部分に付着させた接着剤、溶剤の乾燥あるいは硬化を行うことにより、別途に乾燥あるいは硬化工程を設ける必要がなくなり工程を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、太陽光線を集光する複数の集光光学素子からなる集光光学素子群と、上記集光光学素子群によって集光された太陽光線を受光する複数の受光部ならびに該複数の受光部とそれぞれ対をなして該受光部向かって該受光部それぞれに対応して設けられた複数の導光部および該複数の導光部を通過した太陽光線が混和されて射出する射出部を有する光導体と、該射出部の射出面の直後に少なくとも一つの光起電力素子を有する集光型太陽電池モジュールの製造方法である。
以下に本発明の集光型太陽電池モジュールの各構成要素と、その各製造工程の備えるべき内容に関して解説を加える。
【００２９】
まず、本発明によって製造すべき集光型太陽電池モジュールとその構成要素に関して解説し、引き続きそれらを製造する各製造工程について説明する。
【００３０】
〔集光型太陽電池モジュール〕
集光型太陽電池モジュールとは、複数の受光部と、該受光部それぞれに対応して設けられた複数の導光部と、該複数の導光部からの入射光が混和して射出される射出部を有する光導体と、該光導体の受光部と対となり太陽から放射された太陽光線を該受光部に向かって集光する複数の集光光学素子からなる集光光学素子群と、該射出部の射出面の直後に配された光起電力素子とからなる。
【００３１】
ここで、発電効率、コスト、放熱性等を考慮すると、光起電力素子の一つの面積に対し、５０〜１０００倍の開口面積を有した集光光学素子群を備えていることが好ましい。
【００３２】
更には上記集光光学素子群および光導体および光起電力素子の保持あるいは外環境からの保護を目的とした筐体から構成されることが多いが、ここで、筐体は必ずしも必要な構成要素ではなく、光起電力素子が防水処理や絶縁処理等、外環境に直接さらされてもよい仕様となっている場合、外環境から光起電力素子を保護する筐体等は必要としない場合もある。
【００３３】
また、集光型太陽電池モジュールにおいて、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する部分である光起電力素子は、必須ではないものの、光起電力素子を接続して電気エネルギーを取り出すための回路を有した回路基板、回路基板から集光型太陽電池モジュール内の電気的接続を行ったりモジュール外へ電気エネルギーを取り出したりするためのリード線、回路基板の裏面に取り付け光起電力素子の温度上昇を抑えるためのヒートシンク、等と併用するのが一般的である。
また、上記の構成に限定されるものではなく同様の機能を実現する構成は全て含みうる。
【００３４】
〔集光光学素子群〕
集光光学素子群とは、複数の集光光学素子の集合体からなり、複数の集光光学素子を一体成型により作成したもの、あるいは複数の集光光学素子を個々に作成した後に接着あるいは溶着あるいはねじ止め等の機械的な接合手段により組み合わせたもの、あるいは個々の集光光学素子を機械的な接合手段を使わず単に集光光学素子間にゴムパッキン等の防水手段を配しただけで並べたもの等がある。
【００３５】
また、集光光学素子群を構成する集光光学素子の数は、光導体の受光部の数に１：１で対応していることが好ましいが、複数の集光光学素子で一つの受光部に集光する形態、あるいは一つの集光光学素子で複数の受光部に集光する形態もとりうる。
【００３６】
また集光光学素子群の開口形状としては、矩形、円形、正六角形等の多角形等様々な形状が考えうるが、単位面積当りの発電量を重視する集光型太陽電池モジュールにおいては、矩形や多角形等の隙間無く配列できる形状が好ましい。
【００３７】
集光光学素子群を構成する集光光学素子は、太陽から放射された太陽光線を集光し、光導体の受光部に導くことができれば良く、フレネルレンズ、平凸レンズ、両凸レンズ、プリズム、複合レンズ等の屈折を利用して集光を行うレンズ、あるいは凹面鏡等の反射を利用して集光を行う反射鏡、あるいはこれらを組み合わせたものが考えうるが、上に挙げたものには限定されず同様の機能を実現するものは全て含みうる。
【００３８】
また、屈折を利用した集光光学素子においては、光学効率が高く、球面収差及びコマ収差が小さく、成型性の良い受光面側が凸となった非球面からなる平凸レンズが最も好ましく使用できる。
【００３９】
このような、球面収差及びコマ収差の小さい集光光学素子は、集光型太陽電池モジュールの許容入射角度の拡大（追尾装置の追尾精度の緩和、集光型太陽電池モジュールの製造精度の緩和、太陽周辺光の有効利用等）につながり、集光型太陽電池モジュールの発電効率の向上の面で極めて有効である。
【００４０】
また、一つの光起電力素子に対して複数の集光光学素子で太陽光線を集光するよう構成する。これにより集光光学素子一つの大きさを、従来型の集光型太陽電池モジュール（集光光学素子一つに対し、光起電力素子が一つ）と比較して大幅に小さくできる。その結果、従来の集光型太陽電池モジュールでは重量、コスト、大きさ、成型性の面で使用することが困難だった平凸レンズも使用することができ、集光型太陽電池モジュールの発電効率の向上を達成できる。
【００４１】
また、集光光学素子の大きさが小さくなったことで、従来型の集光型太陽電池モジュールと同じＦ値の集光光学素子を使用した場合も焦点距離が短くなるため、集光型太陽電池モジュールの小型化が図れる。
【００４２】
また、集光光学素子は、アロマティックレンズ（２枚の光学特性の異なるレンズを張り合わせたもの）を使用してもよい。それによって球面収差が略無くなり、太陽光線を一点に集光できる。
【００４３】
また、集光光学素子に、アクロマティックレンズ、異常部分分散レンズ、回折光学素子等を使用した場合は色収差を略無くすこともできる。
【００４４】
但し、色収差に関しては光導体の混和効果（太陽光線が光導体内を全反射を繰り返して進むことで色収差が無くなる効果）により無くすことができるため、集光光学素子としては光起電力素子の発電に寄与する波長域の太陽光線が光導体の受光部に向かって略焦点を結び、太陽光線を該受光部に導ける程度に小さくできればよい。
【００４５】
集光光学素子の開口形状としては、集光光学素子群の開口形状と同様、矩形、円形、正六角形等の多角形等様々な形状をとりうるが、単位面積当りの発電量を重視する集光型太陽電池モジュールにおいては、矩形や多角形等の隙間無く配列できる形状が好ましい。
【００４６】
集光光学素子を構成する材料としては透過性有機樹脂、ガラス、ゴム、透過性結晶、あるいはこれらを組み合わせたもの、あるいは空気や液体等を利用した空気レンズや液体レンズ等も考えられる。
【００４７】
有機樹脂の場合、種類は特に限定しないが、光の透過率や耐候性や成型性やコストや汚れの付着しにくさなどの観点から、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリ３フッ化エチレン、ポリフッ化ビニルなどのフッ素樹脂、シリコーン樹脂等が好ましい。
【００４８】
ガラスの場合、種類は特に限定しないが、青色領域の光の透過率や強度などの観点から、白板ガラスが好ましい。
【００４９】
また、材料としては、外環境にさらされるため耐侯性に優れた材料が好ましく、特に紫外線による劣化及び雨や温室度による劣化の少ない材料が好ましい。
【００５０】
また、光起電力素子の発電に寄与する波長域の透過率が高いことが好ましく、９０％以上あることがより好ましい。また、透過波長に選択性のある材料を利用することや、同機能を有する添加剤を材料に添加することで、材料劣化の原因となる短波長域の太陽光線をカットすることもできる。また、集光光学素子の表面や裏面に、各種コート層を設けることで反射率の低減、紫外線のカット、集光光学素子の耐摩擦性等の機能を付加することもできる。また、高屈折率材料を使用することで、より短い焦点距離で太陽光線を集光できるため、結果として集光型太陽電池モジュールの大きさを小さくすることができる。
【００５１】
〔光導体〕
光導体とは、複数の受光部と、該受光部それぞれに対応して設けられた複数の導光部と、該複数の導光部からの入射光が混和して射出される射出部を有し、集光光学素子で集光した太陽光線を、受光部から入射し、導光部側面で全反射して導光し混和させ、更に射出部内で混和させた後に射出部の射出面より射出させ、その直後に配した光起電力素子へ導くためのものである。
【００５２】
具体的な光導体の形状としては、光導体が受光部と導光部と射出部とからなり、該受光部で受光した太陽光線は上記導光部の入り口に到達し、上記導光部内ならびに上記射出部内で全反射を繰り返しつつ合流し、混和されて最終的には上記射出部の射出面から射出することによって光起電力素子へ導かれる。
【００５３】
また、光導体の受光部が受光面側に凸となる球面あるいは非球面とすることで、光導体の受光部にずれて到達した太陽光線も屈折作用によって導光部に導くことができる。すなわち、集光光学素子の収差、追尾装置の追尾誤差、集光型太陽電池モジュールの成型誤差により、光導体の受光部に太陽光線がずれて到達した際も、光導体の受光部の屈折効果により導光部の入り口内から外れないようにすることができる。更には、ずれがない状態でも太陽の周辺から到来する周辺光も同様の作用で導光部の入り口内に導くことが可能となり、従って集光型太陽電池モジュールの発電効率の向上につながる。
【００５４】
また、光導体としては、集光した太陽光線を光量むら及び色収差無く光起電力素子へ導ける構造が好ましい。
【００５５】
具体的には、光導体の内部を全反射して進む太陽光線は光導体の光路長を長くすることで混和性が高まり、光量むら及び色収差は無くなっていくため、光導体の光路長を決定する上では、光導体材料の屈折率および諸特性等を考慮して、光起電力素子の発電性能に影響しない光量むら及び色収差になる光路長にすることが好ましく、これにより光起電力素子を高効率で使用することができる。
【００５６】
また、光導体の導光部の断面形状によっても上記太陽光線の混和性が異なり、矩形が最もよく、多角形（五角形以上）、円形の順となる。更に、導光部の断面形状は、太陽光線の混和性、成型性、導光部の合流部形状を考慮し、加えて上述のように光起電力素子の形状を考慮すると、矩形が最も好ましい。
【００５７】
また光導体を構成する材料としては、材料の内部を太陽光線が進む際の透過率（以下、内部透過率と記載。光導体の受光部及び射出面での反射を除いた透過率。）が高い材料が好ましく、一般に光学レンズや光ファイバーのコア材として使用されているガラス材料や樹脂材料が好ましい。具体的にはガラス材料としては石英ガラスや白板ガラス、樹脂材料としてはＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂等があるが、成型性やコストを考慮すると樹脂材料がより好ましい。
【００５８】
また、光導体は単一屈折率の媒質であることが好ましい。すなわち、光ファイバの様に媒質内の屈折率差によって全反射を引き起こす材料は、媒質間の屈折率差を大きく取れないため臨界角が大きくなり、光ファイバの受光部の許容入射角が狭くなる。そのため、光ファイバ内に効率良く太陽光線を導くにはＦ値の大きい集光光学素子を必要とし、集光型太陽電池モジュールも大型のものとなる。またＦ値が大きくなることで、集光光学素子の法線方向からずれて入射した太陽光線が光導体の受光部に到達した際の受光部中心からのずれ量が大きくなるため、集光型太陽電池モジュールの許容入射角度も小さくなり、追尾装置の追尾誤差や、成型誤差の影響を大きく受けやすくなり、結果として集光太陽電池モジュールの発電効率の低下を招く。また、臨界角の大きい光ファイバは、光の混和性も低い。
【００５９】
また、透過波長に選択性のある材料を利用したり、同機能を有する添加剤を材料内に混ぜることで、材料劣化の原因となる短波長域をカットしたり、昇温の原因となる長波長域をカットしたりすることもできる。
【００６０】
また、より高屈折率の材料を使用すれば、より短い光導体長で太陽光線を混和できるため、結果として集光型太陽電池モジュールを小さくすることもできる。
【００６１】
また、光導体内を進む太陽光線は光路長に比例して少なからずエネルギーロスが発生するため、上記材料面での配慮に加え光導体の形状面での配慮も必要となる。すなわち、太陽光線が同じ長さの光導体内を進む際も、光導体の側面に対して全反射する角度によって光路長が大きく異なるため、光導体内の側面に対して太陽光線が浅い角度で入射するように、集光光学素子のＦ値、光導体の受光部形状、光導体の導光部の幹部及び枝部の断面形状・面積を適宜選択することで内部透過率に起因したエネルギーロスを抑えることができる。
【００６２】
但し、全反射角を小さくすることは集光型太陽電池モジュールの大型化にもつながるためその両者のバランスをとって形状を選択する必要がある。
【００６３】
また、一つの集光型太陽電池モジュールにおいて『光導体の入射面の総面積÷光導体の射出面の総面積』で光導体の集光倍率値を変化させることができる。すなわち、
『光導体の入射面の総面積÷光導体の射出面の総面積』＝１・・・光導体の集光倍率＝１
『光導体の入射面の総面積÷光導体の射出面の総面積』＞１・・・光導体の集光倍率＞１
『光導体の入射面の総面積÷光導体の射出面の総面積』＜１・・・光導体の集光倍率＜１
となる。
【００６４】
具体的に、光導体の入射面の総面積及び光導体の射出面の総面積を変化させる手段としては、導光部の断面積を射出面に向かって変化させることで可能となる。ここで、『光導体の入射面の総面積÷光導体の射出面の総面積』＞１とすることで、集光倍率を集光光学素子や受光部だけで分担するのみならず、導光部でも分担できるように構成することで光学系の設計自由度が増し入射光の有効利用率を上げることができる。即ち、大きな集光度を得たい場合でも、上記集光光学素子や受光部に大きな屈折作用を持たせた状態、即ち表面反射が大きい状態で使用する必要がなく、その部分では表面反射が大きくならない適切な屈折作用内に収め、不足分を上記導光部で補うといった設計が可能となる。また、反射角度が大きくなるのをできるだけ後のほう（射出面側）に寄せることが可能となるために全反射の回数を減らすことができ、全反射における微小な損失の累積による光量損失を最小化できる効果もある。
【００６５】
一方、このような設計において、導光部の断面積が射出面に向かって単調に減少するよう構成することでエネルギーロスなく必要な抜き勾配をとることができるので、後述のように単純な分割型で導光部を成型する場合の離型性を大きくすることができる。
【００６６】
また、光導体の受光部及び射出部には適宜反射防止膜等を設けて反射による太陽光線のエネルギーロスを削減することが可能である。
【００６７】
また、光導体へは集光光学素子で集光された太陽光線が入射し、従って光導体の温度上昇が考えられるため、耐熱性の優れた材料、あるいは熱線吸収率の低い材料を用いる。
【００６８】
また、光導体の側面で太陽光線が全反射する反射率は理論的には１００％であるが、表面の平滑性や、ごみや汚れの付着により大きく低下するため、側面の表面粗さが小さいことが好ましく、光導体自体が鏡面研磨等の処理がされている、あるいは光導体を成型する金型が鏡面研磨等の処理がされていることが好ましい。
【００６９】
〔光起電力素子〕
光起電力素子とは、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する素子であり、それらが単体あるいは複数で太陽光線を受けて電気出力を発生するよう構成された部材で、光電変換素子としてはシリコン、ガリウム砒素、カドミウムテルル、銅インジウムセレナイド、等の光電変換素子が用いうるが、上に挙げたものには限定されず、同様の機能を実現するものは全て含みうる。一般には光起電力素子の他に、太陽電池、太陽電池セル、セル、光電変換素子、光起電力素子セル、ソーラーセル等と呼ばれている。
【００７０】
尚、こうした光導体の射出面と光起電力素子との間に空隙（空気層）があると、光導体と空気、空気と光起電力素子の間に界面ができるためにそれぞれの面で反射損失が発生する。従って、光導体の射出面と光起電力素子との間には透光性部材を配して全体の透過率を向上させるよう構成することが可能である。このときの透光性部材としては様々な透明体が使用可能であるが、熱衝撃の緩和を考慮して比較的柔軟な物質であって、長期信頼性、耐熱性の高い材料を選択できる。具体的には、一般に太陽電池の封止に用いられているＥＶＡやフッ素樹脂、シリコーン樹脂等が好適に利用し得る。
【００７１】
〔集光型太陽電池モジュールの製造方法〕
上述の各構成要素を形成するにあたって、以下のような工程を用いる。
【００７２】
（成型工程）
本工程は、上記複数の受光部を一体に成型し、かつ上記複数の導光部をそれぞれ対応する上記受光部と一体に成型する工程であって、材料を溶融もしくはそれに近い状態に加熱軟化させて成型のための型に押圧して型形状を転写する、いわゆる射出成型や圧縮成型の手法を好適に使用できる。射出成型においても圧縮成型においても、２つの金型を利用して、その２つの金型の間に形成される空間に材料を充填するようにして該空間と同一形状の光導体を成型する点は同じである。
【００７３】
この場合、導光部の断面が受光部から射出面にかけて単調減少するように構成することで成型された光導体の離型が容易になることは上述のとおりである。
【００７４】
（集合工程）
本工程は、上記成型工程によって成型された複数の導光部を、部材の有する柔軟性を利用して一箇所にまとめて射出部を形成する工程である。上記導光部の断面が矩形であれば集合させることによって無理なく矩形の射出面を形成できる。
【００７５】
（固定工程）
本工程は、上記集合工程によって一箇所に集合された上記複数の導光部を、上記集合状態で固定する工程である。固定の方法としては、接着、溶剤溶着、熱溶着、超音波溶着等の接合方法を用いて行うことができる。
【００７６】
接着には一般に使用されている接着剤を用いることが可能であるが、接着強度や熱膨張に対する長期信頼性を確保するためには上記光導体と同一の材料を用いる方法が最も好適であるが、それが利用できない場合には他の材料を原料とした接着剤も利用可能である。また、アクリル樹脂等ではモノマーの状態の接着剤を重合材とともに塗布し、加熱することで光導体そのものと同一のアクリル樹脂重合体を得る、いわゆる重合接着を使用することも可能である。
【００７７】
溶剤溶着は、接着対象となる光導体の材料を溶解する溶剤を塗布し乾燥させることで相互に接着する方法である。例えば、樹脂の場合は四塩化メチレンや二塩化メチレン等の溶剤が好適に用い得る。
【００７８】
熱溶着はヒートシールとも呼ばれ、加熱によって溶融した光導体の材料を軟化状態のうちに相互に押し付けて接合する方法である。
【００７９】
超音波溶着は、光導体の材料を加圧しつつ超音波振動を与えて材料を軟化させ、相互に接合を行うものである。
【００８０】
これらの接合方法は上記光導体の導光部を相互に固定するのにいずれも好適に用い得る。
【００８１】
一方、こうした固定方法を採用せず、導光部を束にした状態で回りから固定枠等で抑える機械的な固定方法も勿論可能である。その場合には、上記各接合方法とは異なり接着や溶剤溶着等に必要な加熱時間や乾燥時間がほとんど必要なく、また接合のための機械装置類が必要ないという利点があるが、導光部材の側面に接触する部分では若干の反射ロスがありうるので、それを極力小さくするように接触部に突起を設けて点接触の状態に近づける等の工夫が必要となる。
【００８２】
（高温処理工程）
本工程は、上記固定工程にて固定された導光部に残留している内部応力を加熱により除去する工程であって、熱アニール工程とも呼べる。
【００８３】
上記導光部は、成型時に形成された形状とは異なる形状を保った状態で固定されている。即ち、その構成材料には内部応力が残留している状態にある。こうした状態で高温状態や低温状態をサイクリックに経過したり、長期的に過酷な環境に放置されると、材料にクラックが入ったり接合面が剥離したりする懸念が増大する。こうした現象を回避するためには、材料の軟化点以下の高温状態で一定時間保持することが有効である。その温度あるいは時間は光導体に使用する材料によって異なる。例えば、アクリル樹脂の場合には、７０℃で１５分程度が適切である。温度が高すぎたり時間が長すぎたりすると材料の変形や黄変劣化につながり、逆に温度が低すぎたり時間が短すぎたりすると充分な応力除去ができず所期の効果が得られない。
【００８４】
また、上記固定工程で用いられる方法が接着あるいは溶剤溶着である場合には、この工程を利用して同時に接着剤の硬化（重合接着の場合には重合反応）や溶剤の乾燥を行うことができる。
【００８５】
本発明において、少なくとも成型工程ならびに集合工程をこの順で行うことによって、上記成型工程によって上記受光部と導光部よりなる光導体の基本構成を容易に形成し、引き続き上記集合工程によって複数の導光部を集合させて、射出部を形成することができる。
【００８６】
更に、上記集合工程に引き続いて固定工程を行うことにより、上述の集合状態を永続的なものとする。
【００８７】
更にそれに引き続いて、高温処理工程を行うことによって、上述の固定状態で発生している内部応力を除去して長期信頼性を向上させるとともに、上記固定工程で用いた接着剤の硬化や溶剤の乾燥を行うことができる。
【００８８】
こうした一連の工程を行うことによって、成形性のよい形状で成型を行いながら太陽光線を一箇所に集めるための形状を無理なく形成することができる。
【実施例】
【００８９】
以下に本発明の実施例について記載するが、本発明の実質的内容は下記実施例の具備する具体的な記述に限定されるものではない。
【００９０】
［実施例１］
図１に本発明の第１の実施例における集光型太陽電池モジュールの完成状態を示す。図において、１０１は太陽光を受光して下記受光部１０２に集光する複数の集光光学素子からなる集光光学素子群であり、また、１０５は光導体であって、上記集光光学素子群１０１で集光した太陽光を受光する複数の受光部１０２と、上記各受光部によって集光された太陽光を光起電力素子１０５へと効率よく導くための導光部１０３とからなる。上記受光部１０２と上記導光部１０３とは保持部材１０４を介して一体に形成されており、上記保持部材１０４によって上記受光部１０２および上記導光部１０３は位置関係を保ちつつ保持されると共に、１０２乃至１０４を含めた光導体１０５は不図示のモジュール筐体上に位置決めされ、更に上記集光光学素子との位置関係も適切に維持される。
【００９１】
上記導光部１０３は図に示すように一ヶ所でまとまって結合しており、その集合部では射出部１０５ａを形成していて、太陽光はその端面である射出面から射出する。上記射出面のすぐ後方には光起電力素子１０６が配設されていて、上記導光部１０３によって導かれてきた太陽光が光起電力素子１０６に照射されることによって光起電力素子１０６に電力が発生する。
【００９２】
上記のように太陽光を光起電力素子へと効率よく導くために、集光光学素子群１０１を構成する複数の集光光学素子は正の屈折力を有し、光導体１０５の受光部１０２の表面も正の屈折力を有するように凸形状をしており、光導体１０５の導光部１０３の外周面は全反射が良好に発生する様に平滑な表面となしてある。
【００９３】
同図において、入射する太陽光線の挙動を左端の集光光学素子１０１ａに関してのみ記載しているが、入射した光線は、集光光学素子１０１ａで集光されたのち、光導体１０５の受光部１０２ａに入射することで更に集光された状態で導光部１０３ａへと入射する。導光部１０３ａは側面が平滑な透光性材料でできているため、太陽光線は上記導光部１０３ａの側面で全反射を繰り返しつつ射出面に向かって進行するが、その際に入射状態に存在する光量ムラが解消され、光導体１０５の射出部１０５ａに到達する時点では均一な光量分布になっている。射出部１０５ａではその側面にて再度全反射し全体として光量が均一となって射出面に到達する。
【００９４】
次に、上述の形態を有する集光型太陽電池モジュールを作成する方法に関して以下に述べていく。
【００９５】
図２乃至図５は、図１に示す集光型太陽電池モジュールの製造方法を模式的にあらわした図である。本実施例は２５セットの光導体を用いて５列×５行の正方形の開口部を有する集光型太陽電池モジュールであるが、本図においては、説明を容易にするために二次元的に表し、一番手前にある１列のみに着目して説明する。
【００９６】
（成型工程）
図２は本発明に係る成型工程を表す。同工程を説明するにあたって、同図（ａ）において、本発明に係る成型物を形成するに際し、最低限必要な第１の金型２１１ならびに第２の金型２１２を示し、それらの機能に関して説明する。
【００９７】
尚、実際の成型では、同図（ｂ）以下に示すように、射出ゲート２２１ａ〜ｄやイジェクタピン２２２ａ〜ｅ等が適宜必要となるが、本図（ａ）においては、成型の原理的方法に関して記述するために、上述の付属的な部材に関しては図示していない。
【００９８】
さて、図中、２０２ａ乃至２０２ｅは後述の集光光学素子において集光された太陽光を受光する上記光導体の受光部である。上記受光部は上述のように凸のレンズ形状をしており、後述のように左方から入射してくる太陽光線を後述の導光部の入り口に集光しつつ導く作用を有する。また、凸形状をしていて正の屈折力を有するために、入射する太陽光が太陽追尾誤差や製造誤差のために設計値からずれても、太陽光がずれる角度を小さくすることができ、そのために許される入射角度誤差が大きくできる。即ち、許容入射角が大きくできる。このことは、設計通りの入射角で太陽光が入射した時にも、太陽光のうち太陽方向から直接到来する直達光だけでなく、太陽の周辺から到来する周辺光を有効に利用する可能性を高め、従って、同一の日射状態においても光起電力素子に到達する光エネルギ量を大きくできる。
【００９９】
受光部２０２ａ乃至２０２ｅは、後述の導光部とともに保持部材２０４を介して一体に形成されている。それぞれの受光部２０２ａ乃至２０２ｅは、太陽光を受光する方向に相互に平行な光軸２１０ａ乃至２１０ｅを有する。上記光軸２１０ａ乃至２１０ｅ上に、上記受光部２０２ａ乃至２０２ｅにて更に集光された太陽光を受け取るべく配設された導光部２０３ａ乃至２０３ｅが直線的に形成されている。ここで、導光部２０３ａ乃至２０３ｅの断面はそれぞれ正方形となっている。受光部２０２ａ乃至２０２ｅと導光部２０３ａ乃至２０３ｅならびに保持部材２０４を含めて光導体２０５と呼ぶこととする。
【０１００】
上記導光部２０３ａ乃至２０３ｅの長さは、後述する集合工程で集合される位置に対応してそれぞれ設定されており、同図では中央に相当する２０３ｃが最も短く、周辺部に相当する２０３ａならびに２０３ｅが最も長く設定されていて、導光部２０３ａ乃至２０３ｅを後述の集合工程にて一箇所に集合させた時に過不足のない長さを予め計算してその長さに合わせてある。
【０１０１】
上記形状は最初に述べたように、一番手前にある１列のみに関して表した図となっており、実際には同様の列が５セット並んでいる状態であるが、３次元的にもそれぞれの受光部に対応してそれぞれ導光部の長さを変化させ、開口中央部に集合させた際に長さに過不足がないように設定する。
【０１０２】
さて、上記の形態の光導体を成型するにあたって、受光部の形状に対応した第１の金型２１１側に受光部を形成するレンズ面、ならびに保持部材２０４の前面及び側面を形成する平面とを配置し、一方、導光部の形状に対応した第２の金型２１２側に、保持部材２０４の背面を形成する平面、ならびに導光部２０３ａ乃至２０３ｅを形成するための凹部を配設してある。
【０１０３】
ここで、第１の金型と第２の金型をつき合わせた状態で両型間に形成された空間に、後述の射出ゲートより材料を射出し充填を行うことで、光導体２０５を形成する。この時の材料としては透光性、耐候性に優れた材料としてＰＭＭＡ（アクリル樹脂）を使用する。射出後一定の冷却時間をおいて両型を分離し、内部に形成された光導体を取り出す。本例では、第１の金型２１１を固定し、第２の金型２１２を矢印２１３の方向に移動させることにより型の分離を行うものとする。
【０１０４】
具体的には、同図（ｂ）に示すように第１の金型２１１ならびに第２の金型２１２をつき合わせた状態で射出ゲート２２１ａ乃至２２１ｄより溶融状態の材料を射出することで内部空間と同一形状の光導体２０５を成型する。このとき、第２の金型２１２内に用意した離型用イジェクターピン２２２ａ乃至２２２ｅを含めて所望の形状が成型される。
【０１０５】
次に同図（ｃ）に示すように、第２の金型２１２を図中矢印方向に移動する。このとき、第２の金型２１２内に用意したイジェクターピン２２２ａ乃至２２２ｅも同時に移動させる。これにより、光導体２０５は第２の金型２１２と同時に移動して、第１の金型２１１から分離される。
【０１０６】
次に同図（ｄ）に示すように、イジェクターピン２２２ａ乃至２２２ｅを同図矢印方向に移動させることによって、光導体２０５は第２の金型２１２から分離されるのと同時にフリーの状態となり、自由に取り出すことができる。
【０１０７】
尚、本例では第１段階で第２の金型２１２を移動させる際にイジェクターピン２２２ａ乃至２２２ｅを同時に移動させ、その後に離型のためにイジェクターピン２２２ａ乃至２２２ｅを逆方向に移動させる方法をとったが、逆に、第１段階ではイジェクターピン２２２ａ乃至２２２ｅを移動させずに第２の金型２１２のみを移動させて離型を行い、その次にイジェクターピン２２２ａ乃至２２２ｅを同じ方向に移動させることによって光導体２０５をフリーにして取り出し可能とする手順をとることも可能である。
【０１０８】
（集合工程）
図３には、上記の工程にて成型された光導体２０５の導光部２０３ａ乃至２０３ｅを一箇所に集合させて射出部を形成した状態を示す。具体的には、導光部２０３ａ乃至２０３ｂならびに２０３ｄ乃至２０３ｅを矢印の向きに変形させて、中央に配置されている導光部２０３ｃに沿わせ、複数の固定部材３０１で挟み込んで固定し、射出部３１０を形成する。
【０１０９】
図には中央にある受光部２０２ｃの背面に集合させるように表しているが、３次元的には図１に示されるように５列×５行の配列の中央部に集合させる。このとき、導光部２０３ａ乃至２０３ｅの断面はそれぞれ正方形であるので、集合した導光部の側面同士に無駄な部分ができないように配置でき、更に集合した状態で形成される射出部３１０の射出面も正方形となる。
【０１１０】
（固定工程）
上記集合工程に引き続き、図４に示す固定工程を行う。本実施例では、接着剤４０１を用いている。
同図（ａ）には上記集合工程直後の状態を示す。図３と異なる点は、後述の接着剤塗布のために向きを９０度変えている点である。
同図（ｂ）には接着剤の塗布を行っている状態のＡ部を拡大して示したものである。接着剤４０１を上記集合された状態の導光部２０３ａ乃至２０３ｅの間にある隙間の先端に、吐出部材４０２を介して適量滴下する。接着剤４０１に充分粘度が低い材料を選択することにより、接着剤４０１は上記隙間内を毛細管現象で矢印の方向に広がり、各導光部間の距離が開き始めた部分で止まる。このようにして、隣接する導光部間を密着させるように接着剤で固定することができる。
尚、本実施例では接着剤を使用したが、上記接着剤を光導体２０５を溶解できる溶剤に置き換えることで溶剤溶着ができることは容易に想像できる。
【０１１１】
（高温処理工程）
さて、上記固定工程にて接着剤を塗布された状態で接着剤の硬化を行うと共に内部応力の除去を行うために、固定工程の最後の段階で高温処理を行う。本実施例ではアクリル樹脂の融点を考慮して７０℃で１５分の熱処理を行うことで、充分に接着剤の硬化ならびに内部応力の除去ができる。
【０１１２】
こうした工程を経たのち、固定部材３０１を除去することで図４（ｃ）に示す形態の光導体２０５を得ることができる。
【０１１３】
更に、図１に示すように、上記光導体の前面に、正方形で前面に凸レンズを有する集光光学素子を受光部と同数、同様に配置し一体に成型した集光光学素子群１０１と、正方形である光起電力素子１０６を取付けることで目的の集光太陽電池モジュールを得ることができる。
【０１１４】
ここで、光起電力素子１０６には結晶シリコン半導体を用いた。この光起電力素子１０６は集光型太陽電池モジュール用に開発されたもので、非受光面側に集電電極および該集電電極から集めた直流電力を光起電力素子外部へ出力するための電極（正極／負極）を有しており、受光面側は全領域が発電部となっている。
【０１１５】
また、上記光起電力素子と上記光導体との間の固定にはシリコーン樹脂を使用した。上記シリコーン樹脂の硬化に関しては、本実施例では上記高温処理工程後に塗布、硬化を行ったが、上記シリコーン樹脂の塗布と光起電力素子１０６の接着固定を上記高温処理工程前に行うことで、上記シリコーン樹脂の硬化も上記接着剤４０１の硬化と同時に行うことも可能である。
【０１１６】
［実施例２］
図５に本発明の第２の実施例を示す。本例ならびに本例の説明で使用する図では、第１の実施例と同一の機能を有する部材には同一の符号を使用している。
【０１１７】
本実施例は、実施例１の集光型太陽電池モジュールに対し、導光部の断面積が射出面にかけて単調減少していくように形成した実施例である。
【０１１８】
図５には、本実施例の成型工程の模式図が示されている。図において、第１の実施例と異なる点は導光部５０３ａ乃至５０３ｅが、その断面積が射出面に向かって単調に減少するよう形成されている点と、導光部の形成方向と重力方向とを一致させている点である。
【０１１９】
導光部５０３ａ乃至５０３ｅを、その断面積が射出面に向かって単調に減少するよう形成するために、第２の金型５１２に配設された凹部の形状も奥にいくに従って細くなるように構成されている。こうした構成をとることにより、前述のように必要とされる集光倍率を得るにあたって、図１における集光光学素子群１０１や受光部１０２のみならず導光部５０３ａ乃至５０３ｅにも分散でき、光量損失も小さくできる。
【０１２０】
加えて、こうした形状によって成型時の離型性の改善が可能となり、重力による離型が可能となるので、実施例１では必要であったイジェクターピンを配設する必要なく光導体５０５を得ることができる。
【０１２１】
他の製造工程は第１の実施例と同様であるので説明は省略する。
【０１２２】
［実施例３］
図６に本発明の第３の実施例を示す。本例ならびに本例の説明で使用する図では、第１の実施例、第２の実施例と同一の機能を有する部材には同一の符号を使用している。
【０１２３】
本実施例は、実施例１の集光型太陽電池モジュールに対し、固定工程の固定手段として熱溶着を用いる。
【０１２４】
図６（ａ）は第１の実施例で集合工程を経た直後の状態を示している。同図（ｂ）は、熱ヘッド６０１を同図（ａ）の状態のＡ部に押圧している状態を示す。熱ヘッド６０１は、導光部２０３ａ乃至２０３ｅの材料の融点よりも高い温度に加熱してあり導光部２０３ａ乃至２０３ｅの端部を溶融し、溶融された材料の一部は導光部２０３ａ乃至２０３ｅ相互の隙間に入り込むため、上記導光部２０３ａ乃至２０３ｅを相互に溶着することができる。
【０１２５】
また、熱ヘッド６０１は表面にフッ素樹脂コートを施してあるので、導光部２０３ａ乃至２０３ｅの材料が熱ヘッド６０１に付着して接着部の状態が粗悪になることを防ぐことができる。
【０１２６】
こうして、最終的には同図（ｃ）に示すように導光部２０３ａ乃至２０３ｅの固定が完了する。
【０１２７】
尚、上記方法によれば、集合時に発生しやすい導光部２０３ａ乃至２０３ｅ間の長さの不整合を調節することも可能となり、従って射出面に凹凸がないので、第１の実施例において光起電力素子１０６を取り付ける際に取り付けを容易とすることができ、また熱ヘッド６０１の表面状態を平滑にすることによって射出面が平滑となり光量損失を低減することができる。
【０１２８】
他の工程に関しては第１の実施例と同一であるので説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる集光型太陽電池モジュールを説明する斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例における光導体の成型工程を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施例における集合工程を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施例における固定工程を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施例における光導体の成型工程を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施例における固定工程を説明するための図である。
【図７】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１０１  集光光学素子群
１０１ａ  集光光学素子
１０２、１０２ａ、２０２ａ〜ｅ  光導体の受光部
１０３、１０３ａ、２０３ａ〜ｅ、５０３ａ〜ｅ  光導体の導光部
１０４、２０４  保持部材
１０５、２０５、５０５  光導体
１０５ａ、３１０  射出部
１０６、７０２  光起電力素子
２１０ａ〜ｅ  光軸
２１１  第１の金型
２１２、５１２  第２の金型
２２１ａ〜ｄ  射出ゲート
２２２ａ〜ｅ  イジェクターピン
３０１  固定部材
４０１  接着剤
４０２  吐出部材
６０１  熱ヘッド
７０１  フレネルレンズ
７０３  太陽光線
【図１】
2005166704.tif 000003
【図２】
2005166704.tif 000004
【図３】
2005166704.tif 000005
【図４】
2005166704.tif 000006
【図５】
2005166704.tif 000007
【図６】
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【図７】
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