(57)【要約】      （修正有）【課題】高倍率で集光した時の太陽電池の発熱を吸収し、エネルギ変換効率を向上した集光型太陽電池を提供する。【解決手段】太陽光スペクトルのエネルギを吸収する波長帯を決定し、当該波長帯の最小光子エネルギを算出し、最小光子エネルギと以下のバンドギヤツプの太陽電池素子を決定し当該波長帯の集光レンズの色収差範囲に太陽電池素子を配置する。この方法により積層することなしに何種類のバンドギヤツプの太陽電池ができる。低コスト、高効率、軽装備の装置で高効率の太陽電池が可能となる。水の電気分解の水を太陽電池の冷却に使用する。集光レンズの下で植物栽培することで農地の使用が可能となる。【選択図】図１
2012119644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光して太陽光エネルギを利用する色収差利用集光型太陽光利用装置であって、太陽光スペクトルの太陽光利用手段毎の波長帯を決定する
太陽光利用手段毎波長帯決定手段と、
前記太陽光利用手段毎波長帯決定手段で決定された波長帯毎の集光レンズによる太陽光利用手段毎の波長帯の色収差範囲を算出する太陽光利用手段毎波長帯色収差範囲算出手段と、前記太陽光利用手段毎波長帯色収差範囲に波長帯毎太陽光利用手段を配置する色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項２】
更に前記太陽光利用手段は太陽電池による発電であり、太陽電池発電に利用する太陽光の波長帯の色収差範囲に太陽電池を配置することを特徴とする請求項１の色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項３】
更に前記太陽光利用手段は光触媒利用水素生成手段であり、電気分解に必要な光子エネルギの波長帯の集光レンズによる色収差範囲に光触媒利用水素生成手段を配置することを特徴とする請求項１の色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項４】
更に前記太陽光利用手段は可視光線利用採光手段であり可視光の波長帯の集光レンズによる色収差範囲に可視光採光手段を配置することを特徴をする請求項１の色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項５】
太陽光を集光レンズで集光する集光型太陽光発電用太陽電池素子集合体であって、太陽光スペクトルを吸収する波長帯を決定する太陽光吸収波長帯決定手段と、
太陽光吸収波長帯決定手段で決定された波長帯の波長帯最小光子エネルギを算出する波長帯最小光子エネルギ算出手段と、
前記波長帯最小光子エネルギ以下のバンドギヤツプを有する太陽電池素子用半導体選択手段と、
集光レンズによる太陽光吸収波長帯の色収差範囲を算出する太陽光吸収波長帯色収差範囲算出手段と、
前記太陽光吸収波長帯色収差範囲に前記太陽電池素子用半導体選択手段で選択された太陽電池素子用半導体からなる太陽電池素子を配置することを特徴とする集光型太陽光発電用の色収差利用太陽電池素子集合体
【請求項６】
更に色収差利用集光型太陽電池であって請求項５の集光型太陽光発電用太陽電池素子集合体と、
太陽電池素子集合体が載置されたレシーバ基板と、
太陽電池素子集合体を保護する透光製被覆板と、
透光製樹脂注入部と、
透光製被覆板固定部と、を備えることを特徴とする色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項７】
更に前記請求項６の色収差利用太陽電池と、
太陽光集光手段と、
太陽光集光レンズと、
を備える事を特徴とする色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項８】
更に前記請求項３の光触媒利用水素生成手段を備えることを特徴とする請求項７の色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項９】
更に蓄電手段を備える事を特徴とする請求項７または８の色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１０】
更に水素貯蔵手段を備える事を特徴とする請求項７〜９いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１１】
更に追尾装置を備える事を特徴とする請求項７〜１０いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１２】
更に冷却手段を備える事を特徴とする請求項７〜１１いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１３】
更にＡＣ−ＤＣ変換装置を備える事を特徴とする請求項７〜１２いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１４】
更に前記太陽光集光レンズをフレネルレンズとする事を特徴とする請求項７〜１３いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１５】
更に前記冷却手段を水による冷却とする請求項７〜１４いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１６】
更に前記冷却手段をヒートシンク設置とする請求項７〜１５いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１７】
更に前記冷却手段は冷凍サイクルの低温部との熱交換とする事を特徴とする請求項７〜１６の色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１８】
更に前記集光レンズはレンズの表面に波長より微細な凹凸構造形成する反射防止構造を形成する反射防止構造を備えることを特徴とする請求項７〜１７いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項１９】
更に植物を栽培する植物栽培手段を備えることを特徴とする請求項７〜１８いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項２０】
更に降雨を植物栽培手段へ誘導する降雨誘導手段を備えることを特徴とする請求項７〜１９の色収差利用集光型太陽光利用装置
【請求項２１】
更に前記請求項７〜２０いずれかの色収差利用集光型太陽光利用装置を備えた事を特徴とする建築物
【請求項２２】
太陽光を集光して太陽光エネルギを利用する色収差利用集光型太陽光利用方法であって、太陽光スペクトルの太陽光利用手段毎の波長帯を決定する太陽光利用手段毎波長帯決定手段と、
前記太陽光利用手段毎波長帯決定手段で決定された波長帯毎の集光レンズによる太陽光利用手段毎の波長帯の色収差範囲を算出する太陽光利用手段毎波長帯色収差範囲算出手段と、前記太陽光利用手段毎波長帯色収差範囲に波長帯毎太陽光利用手段を配置する色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項２３】
更に前記太陽光利用手段は太陽電池による発電であり、太陽電池発電に利用する太陽光の波長帯の色収差範囲に太陽電池を配置することを特徴とする請求項２２の色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項２４】
更に前記太陽光利用手段は光触媒利用水素生成手段であり、電気分解に必要な光子エネルギの波長帯の集光レンズによる色収差範囲に光触媒利用水素生成手段を配置することを特徴とする請求項２２の色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項２５】
更に前記太陽光利用手段は可視光線利用採光手段であり可視光の波長帯の集光レンズによる色収差範囲に可視光採光手段を配置することを特徴とする請求項２２の色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項２６】
太陽光を集光レンズで集光する集光型太陽光発電用太陽電池素子集合方法であって、太陽光スペクトルを吸収する波長帯を決定する太陽光吸収波長帯決定手段と、
太陽光吸収波長帯決定手段で決定された波長帯の波長帯最小光子エネルギを算出する波長帯最小光子エネルギ算出手段と、
前記波長帯最小光子エネルギ以下のバンドギヤツプを有する太陽電池素子用半導体選択手段と、
集光レンズによる太陽光吸収波長帯の色収差範囲を算出する太陽光吸収波長帯色収差範囲算出手段と、
前記太陽光吸収波長帯色収差範囲に前記太陽電池素子用半導体選択手段で選択された太陽電池素子用半導体からなる太陽電池素子を配置することを特徴とする集光型太陽光発電用の色収差利用太陽電池素子集合方法
【請求項２７】
更に色収差利用集光型太陽電池であって請求項２６の集光型太陽光発電用太陽電池素子集合体と
太陽電池素子集合体が載置されたレシーバ基板と、
太陽電池素子集合体を保護する透光製被覆板と、
透光製樹脂注入部と、
透光製被覆板固定部と、を備えることを特徴とする色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項２８】
更に前記請求項２７の色収差利用太陽電池と、
太陽光集光手段と、
太陽光集光レンズと、
を備える事を特徴とする色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項２９】
更に前記請求項２４の光触媒利用水素生成手段を備えることを特徴とする請求項２８の色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３０】
更に蓄電手段を備える事を特徴とする請求項２８または２９の色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３１】
更に水素貯蔵手段を備える事を特徴とする請求項２８〜３０いずれかの色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３２】
更に追尾装置を備える事を特徴とする請求項２８〜３１いずれかの色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３３】
更に冷却手段を備える事を特徴とする請求項２８〜３２いずれかの色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３４】
更にＡＣ−ＤＣ変換装置を備える事を特徴とする請求項２８〜３３いずれかの色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３５】
更に前記太陽光集光レンズをフレネルレンズとする事を特徴とする請求項２８〜３４いずれかの色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３６】
更に前記冷却手段を水による冷却とする請求項２８〜３５いずれかの色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３７】
更に前記冷却手段をヒートシンク設置とする請求項２８〜３６いずれかの色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３８】
更に前記冷却手段は冷凍サイクルの低温部との熱交換とする事を特徴とする請求項２８〜３７の色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項３９】
更に前記集光レンズはレンズの表面に波長より微細な凹凸構造形成する反射防止構造を形成する反射防止構造を備えることを特徴とする請求項２８〜３８いずれかの色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項４０】
更に植物を栽培する植物栽培手段を備えることを特徴とする請求項２８〜３９いずれかの色収差利用集光型太陽光利用方法
【請求項４１】
更に降雨を植物栽培手段へ誘導する降雨誘導手段を備えることを特徴とする請求項２８〜４０の色収差利用集光型太陽光利用方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は色収差利用集光式太陽光利用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】集光式太陽光発電用太陽電池は効率の高いものが求められている。
太陽電池は太陽光を有用な電気エネルギに変換する事が出来る。
太陽電池の光電流出力は半導体材料によって吸収される異なるエネルギ及び波長の光子の総数を増大させることにより増大することができる。太陽光のスペクトルは３０Ａから約２２０Åの波長領域に分布し、これらはエネルギに換算して約４．２ｅｖから約０．５９ｅｖに相当する。太陽電池で吸収される太陽光のスペクトル領域は半導体材料のバンドギヤツプエネルギの大きさで決定される。従来、太陽電池は約１．４５ｅｖのバンドギヤツプエネルギを持つガリウム砒素または約１．１ｅＶのバンドギヤツプエネルギのシリコン等の単結晶材料で製作されていた。バンドギヤツプエネルギ以下のエネルギの太陽光は半導体材料で吸収されず、太陽電池の光電流出力に寄与しない。
ガリウム砒素、単結晶シリコンのような半導体材料を太陽電池に共に用いて太陽エネルギの電気エネルギへの総変換効率向上を計ったこともあるが、異なる半導体材料を同一の太陽電池に使用することには問題があった。異なる半導体材料を用いて太陽電池を製作する問題１の解法は第１の材料の太陽電池上に適当な波長の光を反射し、吸収されない光を第２の半導体材料の太陽電池に透過するフィルタを使用することであった。第２の解法はアルミニウム・ガリウム砒素、ガリウム砒素、ガリウム燐のように互いにエピタキシヤル成長させ得る異なるハンドギヤツプの半導体材料を使用することであった。これら２つの構造は漠然と直列接合型太陽電池と呼ばれて来た。第３の案は異なるバンドギヤツプエネルギの太陽電池を個々に作り、それを直列に接続して積層する方法である。これらの３つの方法はいずれも複雑、高価または装置の大型化といった欠点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−１０５１８７
【特許文献２】特開昭５６−１１２７６４
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】シャープ技報  第９３号  ｐ４９〜５３ｐ  ２００５年１２月
【非特許文献２】財団法人  地球環境産業技術研究機構  ＲＩＴＥ  ＮＯＷ４４号  水素製造用光触媒チップ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】集光型太陽電池のエネルルギ変換効率の向上が望まれている。
単一の太陽電池素材例えばシリコン太陽電池では太陽光スペクトルの一部しか電気エネルギーに変換出来ない。この問題の解決の為に多接合構造が提案されている。
現在最高で３接合である。
この方法は複雑、高価で製造装置の大型化を招いている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】本目的を達成する為の太陽光を集光して太陽光エネルギを利用する色収差利用集光型太陽光利用装置であって、
太陽光スペクトルの太陽光利用手段毎の波長帯を決定する太陽光利用手段毎波長帯決定手段と、
前記太陽光利用手段毎波長帯決定手段で決定された波長帯毎の集光レンズによる太陽光利用手段毎の波長帯の色収差範囲を算出する太陽光利用手段毎波長帯色収差範囲算出手段と、前記太陽光利用手段毎波長帯色収差範囲に波長帯毎太陽光利用手段を配置することを特徴とするものである。
太陽光スペクトルは遠紫外線、可視光線、遠赤外線と様々な波長の光線が含まれている。
太陽光利用手段とは、太陽電池による発電、水の電気分解による水素生成、紫外線による殺菌作用、可視光線利用の採光利用、遠赤外線利用の加熱がある。
太陽光利用手段はその波長毎に適しているものと不適のものがある。
現状の太陽光発電はすべての波長を対象にしているが、紫外線、赤外線の吸収発電能力は低い。
使用例として
水の電気分解には１．２３ｅｖ以上の光子エネルギが必要である。しかし実際には２．０ｅｖ以上の光子エネルギが必要である。
集光レンズの色収差を利用して２．０ｅｖ以上の光子エネルギの波長の色収差範囲に水の電気分解手段を配置する。
２．００ｅｖ以下の光子エネルギの波長帯は太陽電池による発電に使用する。太陽電池は光子エネルギ２．００ｅｖ以下の波長帯の集光レンズの色収差範囲に配置する。
また遠赤外線領域は余り太陽電池では有効ではないので加熱に使用する。
これで太陽光のエネルギ使用効率が向上する。
紫外線の殺菌作用を活用する時は紫外線の色収差範囲を利用する。【０００７】また、更に前記太陽光利用手段は太陽電池による発電であり、太陽電池発電に利用する太陽光の波長帯の色収差範囲に太陽電池を配置することを特徴とするものである。
太陽電池とは太陽電池素子集合体に保護する部材を加えたものである。
太陽電池素子はｐ型半導体、ｎ型半導体、電極、基板からできているものである。【０００８】また、更に前記太陽光利用手段は光触媒利用水素生成手段であり、電気分解に必要な光子エネルギの波長帯の集光レンズによる色収差範囲に光触媒利用水素生成手段を配置することを特徴とするものである。【０００９】また、更に前記太陽光利用手段は可視光線利用採光手段であり可視光の波長帯の集光レンズによる色収差範囲に可視光採光手段を配置することを特徴とするものである。【００１０】また、太陽光を集光レンズで集光する集光型太陽光発電用太陽電池素子集合体であって、
太陽光スペクトルを吸収する波長帯を決定する太陽光吸収波長帯決定手段と、
太陽光吸収波長帯決定手段で決定された波長帯の波長帯最小光子エネルギを算出する波長帯最小光子エネルギ算出手段と、
前記波長帯最小光子エネルギ以下のバンドギヤツプを有する太陽電池素子用半導体選択手段と、
集光レンズによる太陽光吸収波長帯の色収差範囲を算出する太陽光吸収波長帯色収差範囲算出手段と、
前記太陽光吸収波長帯色収差範囲に前記太陽電池素子用半導体選択手段で選択された太陽電池素子用半導体を配置からなる太陽電池素子をすることを特徴とするものである。
集光レンズとはフレネルレンズ、凸レンズである。
太陽電池素子とはｐ型、ｎ型の半導体と電極からなるものである。
太陽電池とは太陽電池素子集合体に保護材等を備えたものである。
集光レンズで集光すると波長の違いで屈折率が違い色収差が発生する。
屈折率は集光レンズの材質毎に固有のものである。
屈折率は波長が短いほど大きくなる。
太陽光は波長毎に光子エネルギが違う。
太陽電池素子はそのバンドギヤツプより大きい光子エネルギの波長の太陽光スペクトルを吸収し発電する。
バンドギヤツプより小さい光子エネルギの波長は透過し発電に寄与しない。
またバンドギヤツプから大きく離れた光子エネルギの波長は吸収しても、電気に変換できず発光するか発熱する。
そこで数多くのバンドギヤツプの太陽電池素子を配するとより多くの太陽光エネルギを電気エネルギに変換できる。【００１１】また、更に色収差利用集光型太陽電池であって集光型太陽光発電用太陽電池素子集合体と、太陽電池素子集合体が載置されたレシーバ基板と、
太陽電池素子集合体を保護する透光製被覆板と、
透光製樹脂注入部と、
透光製被覆板固定部と、を備えることを特徴とするものである。
太陽電池素子は集合体にするときに互いに電気的に接触しないようにする必要がある
絶縁体を太陽電池素子相互間に配置しても良い
太陽電池素子集合体を外気に曝さないように保護しなければならない。
レシーバ基板とは太陽電池素子集合体を載せる基板である。
透光製被覆板は通常はガラスである。
固定部とは透光製被覆板およびレシーバ基板を固定する筐体のことである。【００１２】また、更に前記色収差利用太陽電池と、
太陽光集光手段と、
太陽光集光レンズと、
を備える事を特徴とするものである。
集光手段と集光レンズを取り付ける装置のことで、上面平板固定式、東面平板固定式、南面平板固定式、西面平板固定式、追尾装置がある。【００１３】また、更に前記光触媒利用水素生成手段を備えることを特徴とするものである。【００１４】また、更に蓄電手段を備える事を特徴とするものである。
蓄電手段とは蓄電池のことである。リチウムイオン電池、ＮＡＳ電池である。【００１５】また、更に水素貯蔵手段を備える事を特徴とするものである。
水素貯蔵手段とは、液体水素タンク、高圧水素タンク、水素貯蔵合金がある。【００１６】また、更に追尾装置を備える事を特徴とするものである。
集光式では追尾装置を使用すると直達日射をより多く集光できる。【００１７】また、更に冷却手段を備える事を特徴とするものである。
高倍率で集光すると電気エネルギに変換されない太陽光エネルギは熱となる。
このため冷却手段を備えることが重要となる。
ヒートシンク、水冷、冷凍サイクル低温部との熱交換がある。【００１８】また、更にＡＣ−ＤＣ変換装置を備える事を特徴とするものである。
ＡＣ−ＤＣ変換装置は太陽電池で発電された直流を交流に変換する装置である。【００１９】また、更に前記太陽光集光レンズをフレネルレンズとする事を特徴とするものである。【００２０】また、更に前記冷却手段を水による冷却とする事を特徴とするものである。
水の電気分解用の水を太陽電池の冷却に兼用する事で効率があがる。【００２１】また、更に前記冷却手段をヒートシンク設置する事を特徴とするものである。
太陽電池のレシーバ基板にヒートシンクを取り付ける。
レシーバ基板とヒートシンクを一体化しても良い。
材質は銅、アルミ等伝導率の良いものを使用する。【００２２】また、更に前記冷却手段は冷凍サイクルの低温部との熱交換とする事を特徴とするものである。
冷凍サイクルの低圧膨張低温部と太陽電池のレシーバ基板もしくはヒートシンクと熱交換する。
このことで太陽電池を冷却する。【００２３】また、更に前記集光レンズはレンズの表面に波長より微細な凹凸構造形成する反射防止構造を形成する反射防止構造を備えることを特徴とするものである。【００２４】また、更に植物を栽培する植物栽培手段を備えることを特徴とするものである。
植物栽培手段とは植物を栽培することすなわち農作物を栽培することである。
農地、植物工場がある。
植物栽培で重要なものは水と光である。
太陽の日射には直達日射と散乱日射がある。
植物の栽培は散乱日射だけでも可能である。
また降雨は直達日射により蒸発する。
集光レンズで集光する集光型太陽光利用装置では直達日射のみを利用するので散乱日射は通過させる。
ゆえに集光型太陽光利用装置の下では植物の栽培は可能である。
次に水であるが、直達日射がないので水の蒸発が押さえられ乾燥地帯でも農業が可能となる。
事例として年間降雨量６００ｍｍ，年間直達日射時間１８００時間の乾燥地帯のエネルギを示す
１平方メートル当たり  水の気化熱
水  ６００キログラム＊２．２２７ＭＪ＝１．３３６ＧＪ
１平方メートル当たり  直達日射熱量は  直達日射を０．８ｋｗとして
０．８×６０×６０×１８００＝５．１８４ＧＪ
気温による蒸発を除外しても５．１８４ＧＪ−１．３３６ＧＪ＝３．８４８ＧＪ分の水約２２８０ｋｇの補給、灌漑が必要となる。
しかし集光レンズによって直達日射が吸収されるので年間降雨量６００ｍｍの乾燥地帯でも植物栽培が可能となる。
光の量の調整は追尾装置の場合、植物の生育上直達日射が必要な場合は追尾装置を光量の調整に使用する。例えば水平に固定すれば光量は５０％位になる。
固定式の場合は後述の降雨の誘導手段の隙間をあらかじめ必要光量を算出して決めることで対応できる。【００２５】また、更に降雨を植物栽培手段へ誘導する降雨誘導手段を備えることを特徴とするものである。
降雨を均等に栽培手段に供給しなければならないので、集光レンズ固定部、架台に水を通過させる隙間を設ける。これは同時に直達日射も通過させることとなる。
作物により直達日射が必要な場合はこの隙間で調整できる。【００２６】また、更に前記色収差利用集光型太陽光利用装置を備えた事を特徴とする建築物である。【００２７】また、本目的を達成する為の太陽光を集光して太陽光エネルギを利用する色収差利用集光型太陽光利用方法であって、
太陽光スペクトルの太陽光利用手段毎の波長帯を決定する太陽光利用手段毎波長帯決定手段と、
前記太陽光利用手段毎波長帯決定手段で決定された波長帯毎の集光レンズによる太陽光利用手段毎の波長帯の色収差範囲を算出する太陽光利用手段毎波長帯色収差範囲算出手段と、前記太陽光利用手段毎波長帯色収差範囲に波長帯毎太陽光利用手段を配置することを特徴とするものである。【００２８】また、更に前記太陽光利用手段は太陽電池による発電であり、太陽電池発電に利用する太陽光の波長帯の色収差範囲に太陽電池を配置することを特徴とするものである。【００２９】更に前記太陽光利用手段は光触媒利用水素生成手段であり、電気分解に必要な光子エネルキの波長帯の集光レンズによる色収差範囲に光触媒利用水素生成手段を配置することを特徴とするものである。【００３０】また、更に前記太陽光利用手段は可視光線利用採光手段であり可視光の波長帯の集光レンズによる色収差範囲に可視光採光手段を配置することを特徴とするものである。【００３１】また、太陽光を集光レンズで集光する集光型太陽光発電用太陽電池集合方法であって、
太陽光スペクトルを吸収する波長帯を決定する太陽光吸収波長帯決定手段と、
太陽光吸収波長帯決定手段で決定された波長帯の波長帯最小光子エネルギを算出する波長帯最小光子エネルギ算出手段と、
前記波長帯最小光子エネルギ以下のバンドギャップを有する太陽電池素子用半導体選択手段と、
集光レンズによる太陽光吸収波長帯の色収差範囲を算出する太陽光吸収波長帯色収差範囲算出手段と、
前記太陽光吸収波長帯色収差範囲に前記太陽電池素子用半導体選択手段で選択された太陽電池素子用半導体からなる太陽電池素子を配置することを特徴とするものである。【００３２】また、更に色収差利用集光型太陽電池であって集光型太陽光発電用太陽電池素子集合体と、
太陽電池素子集合体が載置されたレシーバ基板と、
太陽電池素子集合体を保護する透光製被覆板と、
透光製樹脂注入部と、
透光製被覆板固定部と、を備えることを特徴とするものである。【００３３】また、更に前記色収差利用太陽電池と、
太陽光集光手段と、
太陽光集光レンズと、
を備える事を特徴とするものである。【００３４】また、更に光触媒利用水素生成手段を備えることを特徴とするものである。【００３５】また、更に蓄電手段を備える事を特徴とするものである。【００３６】また、更に水素貯蔵手段を備える事を特徴とするものである。【００３７】また、更に追尾装置を備える事を特徴とするものである。【００３８】また、更に冷却手段を備える事を特徴とするものである。【００３９】また、更にＡＣ−ＤＣ変換装置を備える事を特徴とするものである。【００４０】また、更に前記太陽光集光レンズをフレネルレンズとする事を特徴とするものである。【００４１】また、更に前記冷却手段を水による冷却とする事を特徴とするものである。【００４１】また、更に前記冷却手段をヒートシンク設置とする事を特徴とするものである。【００４３】また、更に前記冷却手段は冷凍サイクルの低温部との熱交換とする事を特徴とするものである。【００４４】また、更に前記集光レンズはレンズの表面に波長より微細な凹凸構造形成する反射防止構造を形成する反射防止構造を備えることを特徴とするものである。【００４５】また、更に植物を栽培する植物栽培手段を備えることを特徴とするものである。【００４６】また、更に降雨を植物栽培手段へ誘導する降雨誘導手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４７】太陽光をレンズで集光する波長毎に色収差が発生する。
これを利用して波長毎の利用手段を使い分ける事で、太陽光全体の変換効率が高まる。
太陽電池素子半導体を多接合せずに色収差を利用して平面配置する事で既存の基板が使用でき広い帯域の太陽光スペクトルを吸収することができる。
多数のバンドギヤツプの半導体を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１である。フレネルレンズｂが架台ｃに固定されている。フレネルレンズの波長毎の色収差に配置されたバンドギャップの太陽電池素子が配置された太陽電池素子１１がレンズの焦点に設置されている。ａは太陽光である。フレネルレンズｂで集光された太陽光は太陽電池素子１１で電気に変換され、電気配線１８を介してＡＣ−ＤＣ変換装置１７で交流に変換される。太陽を追尾しないので可動部がなく、上面だけでなく東面、南面、西面にもフレネルレンズを設置すると追尾式と変わらない。２７は植物栽培地である。
【図２】フレネルレンズｂによる集光と太陽電池素子１１で発電する集光ができる。
【図３】本発明の実施の形態２である。ｂはフレネルレンズである。１４は追尾装置である。１０は太陽電池である。１１太陽電池素子で１２は太陽電池をフレネルレンズの焦点に固定するものである。１８は電気配線である。１５は水平回転軸で１３は仰角回転部である。１６は支持である。１７はＡＣ−ＤＣ変換装置である。太陽電池はフレネルレンズの焦点に固定して設置して追尾装置と同じ運動系に置く。２７は植物栽培地である。
【図４】太陽電池の基本構造である。２２はガラスであり、２１は太陽電池素子を固定する透明樹脂である。２３は筐体である。２０はレシーバ基板である。１９は放熱ヒートシンク兼熱交換機である。熱交換機で太陽電池の発熱を吸収する。
【図５】太陽光の波長帯毎の集光レンズによる色収差の概念図である。ａの太陽光はフレネルレンズｂで集光される。この時短い波長の屈折率は大きくなる。１．２．３〜９はそれぞれの波長毎の焦点である。クラウンガラスＢＫ７で焦点距離が１ｍの場合色収差は波長１の光、波長２の光の色収差が焦点１と焦点の間の距離である。その求め方は、波長ａ−１の屈折率と波長ａ−２の屈折率の差に焦点距離１ｍを掛けたもの  色収差＝〔（ａ−１の屈折率）−（ａ−２の屈折率）〕×焦点距離  である。表１に色収差とバンドギヤツプ対応を整理した。
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【図６】波長毎の色収差図である。２はａ−２とａ−３の色収差範囲である。３はａ−３とａ−４の色収差範囲である。９はａ−８とａ−９の色収差範囲である。
【図７】太陽光電池素材の配置図である。Ｅは酸化チタンである。Ｆは酸化タングステンである。Ｇはりん化ゲルマニウムＨは亜酸化銅である。Ｉはアルミニウムインジウムリンである。Ｊはシリコンである。Ｋはゲルマニウムである。
【図８】２６は水である。２４は水電気分解の光触媒チップである。１０は太陽電池である。光子エネルギ２．０ｅｖ以上の光は水の電気分解に使われ、２．０ｅｖ以上の色収差範囲に光触媒チップが配置される。２．０ｅｖ未満の光子エネルギの光は太陽電池発電に使われ、２．０ｅｖ未満の光子エネルギの色差範囲に配置される。また、電気分解用の水は太陽電池の冷却水としても使われる。
【図９】ｃはレンズのフレームで架台と一体化されている。２８がすき間で降雨誘導手段である。降雨と太陽光を通過させる。降雨と太陽光が植物栽培手段に均等に配分される。
【符号の説明】
【００４９】  ａ１〜９  直達太陽光
ｂ        フレネルレンズ
ｃ        架台
ｄ        太陽光電池素材、酸化すず
ｅ        太陽光電池素材、酸化チタン
ｆ        太陽光電池素材、酸化タングステン
ｇ        太陽光電池素材、りん化ゲッルマニウム
ｈ        太陽光電池素材、亜酸化銅
ｉ        太陽光電池素材、アルミニウムインジウムリン
ｊ        太陽光電池素材、ヒ化ガリウム
ｋ        太陽光電池素材、シリコン
ｌ        太陽光電池素材、ゲルマニウム
ｍ        ＥＶ＝２．０以上の光
ｎ        ＥＶ＝２．０以下の光
１        酸化すずｅｖＶ対応波長焦点
２        酸化チタンｅｖ対応波長焦点
３        酸化タングステンｅｖ対応波長焦点
４        りん化ゲルマニウムｅｖ対応波長焦点
５        亜酸化銅ｅｖ対応波長焦点
６        アルミニウムインジウムリンｅｖ対応波長焦点
７        ヒ化ガリウムｅｖ対応波長焦点
８        シリコンｅｖ対応波長焦点
９        ゲルマニウムｅｖ対応波長焦点
１０        太陽電池
１１        太陽電池素子
１２        太陽電池固定部
１３        仰角回転部
１４        追尾装置
１５        追尾装置水平回転軸
１６        支持
１７        ＡＣ−ＤＣ変換装置
１８        電気配線
１９        熱交換機
２０        レシーバ基板
２１        樹脂
２２        ガラス
２３        筐体
２４        光触媒チップ
２５        水槽
２６        水
２８        降雨誘導すき間
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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