(57)【要約】      （修正有）【課題】高い集光度が得られ、集光強度分布のコントロールが可能な集光型太陽光発電システムおよびその集光方法を提供する。【解決手段】太陽電池セル集合体を含む太陽光発電モジュール１０１をタワー１の所定高さ位置に設け、そこに地上に設置した複数のヘリオスタット５により反射した太陽光Ｌを当てる。ヘリオスタット５が複数のミラーを有するマルチミラー型であるため、太陽電池セル集合体に対して太陽光Ｌを均等に当てることができ、多接合型太陽電池の発電能力を最大限に発揮させる。【選択図】図３
2012023108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側の一部が受光素子となっている複数の太陽電池セルが並置された太陽電池セル集合体をタワーの所定高さに設置し、並設された電池セル集合体に地上に設置された１又は複数のヘリオスタットにより反射された太陽光を照射するタワー式集光型太陽光発電システムであって、
前記ヘリオスタットが一体的に回転する複数のミラーを有するマルチミラー型で、且つ各ミラーの固定角度が調整可能であることを特徴とするタワー式集光型太陽光発電システム。
【請求項２】
前記ミラーの反射面が電池セル集合体距離に応じた焦点距離を有する凹球面であることを特徴とする請求項１記載のタワー式集光型太陽光発電システム。
【請求項３】
地球の自転軸と平行で且つ軸心を中心に太陽の日周運動に関連する赤経方向で回転自在な第１軸と、第１軸の先端に固定されたコ字形のフレームと、フレームを第１軸と直交する方向で貫通し且つ軸心を中心に太陽の季節運動に関連する赤緯方向で回転自在な第２軸を有し、
第２軸におけるフレームの両外側に複数のミラー要素を支持し、第２軸におけるフレームの内側に１枚のセンサーミラーを支持すると共に、
センサーミラーと受光セル部を結ぶ直線上に、センサーミラーにて反射された太陽光を受光するセンサーを不動状態で固定し、該センサーミラーにて反射された太陽光が常にセンサーにて受光されるように第１軸及び第２軸を回転制御する駆動部を設けたことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のタワー式集光型太陽光発電システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載された太陽電池セルの受光素子が多接合セル構造で、ヘリオスタットの複数のミラーにより反射された太陽光の太陽電池セル集合体に対する照射位置が１つの集光スポットとして全て合致していることを特徴とするタワー式集光型太陽光発電システムの集光方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載された太陽電池セルの受光素子が多接合セル構造で、ヘリオスタットの複数のミラーにより反射された太陽光の太陽電池セル集合体に対する照射位置の一部又は全部が複数の集光スポットとして相違していることを特徴とするタワー式集光型太陽光発電システムの集光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タワー式集光型太陽光発電システムおよびその集光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常のシリコン系の太陽電池セルは、非集光の太陽光を当てることにより１５％程度の発電効率が得られる。一方、人工衛星などに用いられているＧａＡｓなどのIII−V族太陽電池セルは、材料コストが高いが、変換効率が高い。多接合セル構造のものは変換効率３３％が得られ、さらに集光した太陽光を当てることにより４０％以上の変換効率も可能となる。このような高い変換効率の太陽電池セルを複数並置した状態で支持し、そこへ集光した太陽光を当てて高効率で発電を行うことは集光型太陽光発電（ＣＰＶ）と呼ばれ着目されている。
【０００３】
集光型太陽光発電で使用される集光装置としては、一般に太陽を追尾しながら常に太陽に向いた状態を維持するディッシュ型のミラーが使用されている。複数のミラー要素をディッシュ型に形成して、その焦点位置に複数の太陽電池セルを並置状態で固定した構造である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６６９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、集光装置がディッシュ型のため、集光度が５００倍程度であり、得られる発電量に限界があった。すなわち、ディッシュ型は大型化すると自重によりミラー表面が歪むため大型化が困難であり、５００倍程度の集光度が限界であった。そのため、集光度を８００倍〜２０００倍程度にまで高めれば、より高い発電効率が得られるにもかかわらず、それを実現するための集光型太陽光発電が提案されずにいた。
【０００６】
また、太陽電池セルとして変換効率の高い多接合型太陽電池を複数並置して使用する場合は、最も光電流の低い要素セルが貫通電流（多接合型太陽電池の出力電流）を律則するため、複数の太陽電池セルに対して太陽光を均等に当てる必要があるが、ディシュ型のミラーでは太陽電池セルに当たる集光強度分布をコントロールすることができない。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術の課題に着目してなされたものであり、高い集光度が得られ、集光強度分布のコントロールが可能な集光型太陽光発電システムおよびその集光方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明に係るタワー式集光型太陽光発電システムは、表面側の一部が受光素子となっている複数の太陽電池セルが並置された太陽電池セル集合体をタワーの所定高さに設置し、並設された電池セル集合体に地上に設置された１又は複数のヘリオスタットにより反射された太陽光を照射するタワー式集光型太陽光発電システムであって、前記ヘリオスタットが一体的に回転する複数のミラーを有するマルチミラー型で、且つ各ミラーの固定角度が調整可能であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明に係るタワー式集光型太陽光発電システムは、前記ミラーの反射面が電池セル集合体距離に応じた焦点距離を有する凹球面であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明に係るタワー式集光型太陽光発電システムは、地球の自転軸と平行で且つ軸心を中心に太陽の日周運動に関連する赤経方向で回転自在な第１軸と、第１軸の先端に固定されたコ字形のフレームと、フレームを第１軸と直交する方向で貫通し且つ軸心を中心に太陽の季節運動に関連する赤緯方向で回転自在な第２軸を有し、第２軸におけるフレームの両外側に複数のミラー要素を支持し、第２軸におけるフレームの内側に１枚のセンサーミラーを支持すると共に、センサーミラーと受光セル部を結ぶ直線上に、センサーミラーにて反射された太陽光を受光するセンサーを不動状態で固定し、該センサーミラーにて反射された太陽光が常にセンサーにて受光されるように第１軸及び第２軸を回転制御する駆動部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明に係るタワー式集光型太陽光発電システムの集光方法は、太陽電池セルの受光素子が多接合セル構造で、ヘリオスタットの複数のミラーにより反射された太陽光の太陽電池セル集合体に対する照射位置が１つの集光スポットとして全て合致していることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明に係るタワー式集光型太陽光発電システムの集光方法は、太陽電池セルの受光素子が多接合セル構造で、ヘリオスタットの複数のミラーにより反射された太陽光の太陽電池セル集合体に対する照射位置の一部又は全部が複数の集光スポットとして相違していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、複数の太陽電池セルが並置された太陽電池セル集合体をタワーの所定高さ位置に設け、そこに地上に設置した複数のヘリオスタットにより反射した太陽光を当てるため、ヘリオスタットのミラー枚数やヘリオスタット自体の数を増やした分だけ、太陽電池セルに対する集光度を高めることができる。
【００１４】
また、ヘリオスタットが複数のミラーを有するマルチミラー型であるため、１枚の大きなミラーで反射させる場合に比べて、各ミラー要素が小さいため、その表面形状精度が維持され、歪みの少ない集光スポットを形成することができる。歪みの少ない形状の集光スポットは太陽電池セルに当たる太陽光の強度及び範囲を計算する際に有利である。集光スポットの形状が不規則に歪むと、太陽電池セルに当たる太陽光の強度及び範囲の計算が大変に困難になる。
【００１５】
更に、ヘリオスタットがマルチミラー型で、各ミラーの固定角度が調整可能であるため、各ミラーの固定角度を調整して、反射された太陽光の太陽電池セル集合体に対する照射位置を調整することにより、太陽電池セル集合体における集光強度分布をコントロールすることができる。従って、太陽電池セルとして変換効率の高い多接合型太陽電池を使用する場合も、各太陽電池セルに対して太陽光を均等に当てることができ、多接合型太陽電池の発電能力を最大限に発揮させることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、ミラーの反射面が電池セル集合体への距離に応じた焦点距離を有する凹球面であるため、フラットな反射面に比べて集光度を高めることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、ヘリオスタットのミラーが、第１軸を中心にした日周運動と、第２軸を中心とした季節運動で回転する赤道儀方式のため、太陽を追尾しやすい。また、センサーミラーで実際に反射された太陽光をセンサーで受光してミラー要素の動きを制御するため、いわゆる二次側制御（出側制御）となり、ヘリオスタットに加わった外因（風圧やガタなど）も含めて制御することができ、ヘリオスタットで反射されて太陽電池セルに当たる太陽光の集光スポットが完全に停止して動かない。従って、太陽電池セルにおいて予め均一になるように調整された太陽光の強度が変動せず、太陽電池セルの発電出力を最大限に発揮することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、ヘリオスタットの複数のミラーにより反射された太陽光の太陽電池セル集合体に対する照射位置を全て合致させるため、各ヘリオスタットにおける太陽電池セル集合体に対する集光スポットは１つとなる。従って、その１つの集光スポットを最適に分散させることにより、太陽電池セル集合体における集光強度分布をコントロールすることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、ヘリオスタットの複数のミラーの固定角度を調整して、ミラーにより反射された太陽光の太陽電池セル集合体に対する照射位置の一部又は全部を相違させるため、集光スポットは複数となる。従って、ヘリオスタットの数（集光スポットの数）が少ない場合など、１つの集光スポットを分散させることでは太陽電池セル集合体における集光強度分布を十分にコントロールしきれないような場合などでも、集光スポットが複数に分散させるため、均等な集光強度分布へのコントロールが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る集光型太陽光発電システムを示す斜視図。
【図２】集光型太陽光発電システムを示す平面図。
【図３】集光型太陽光発電システムを示す側面図。
【図４】ヘリオスタットを示す斜視図。
【図５】ヘリオスタットを示す分解斜視図。
【図６】ヘリオスタットのミラーの支持構造を示す概略説明図。
【図７】発電エリアの取付状態を示す図。
【図８】発電エリアに当たる集光スポットを示す図。
【図９】ヘリオスタットのミラーで反射された太陽光の照射位置を合致させて集光スポットを１つにした状態を示す説明図。
【図１０】ヘリオスタットのミラーで反射された太陽光の照射位置を相違させて集光スポットを複数に分散させた状態を示す説明図。
【図１１】太陽光発電モジュールを示す斜視図。
【図１２】太陽光発電モジュールの構成を示す図。
【図１３】集光体を示す斜視図。
【図１４】太陽光発電モジュールの集光状態を示す断面図。
【図１５】冷却体を示す裏面図。
【図１６】図１５中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う冷却体の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜図１６は本発明の好適な実施形態を示す図である。この実施形態では、小型のパイロットプラント級の集光型太陽光発電を例に説明する。また東西南北の方向性は日本のように北半球の中緯度の地域を例にして説明する。
【００２２】
タワー１は高さ１０ｍで、その頂部の北側には斜め下を向いた斜面１ａが形成されている。このタワー１の斜面１ａには発電エリア３が設けられている。発電エリア３は、後述する太陽光発電モジュール１０１が９個（３行３列）の矩形状に隙間なく並置されたものである。
【００２３】
タワー１の北側の地上には、図２に示す如く、タワー１を中心とした角度θ（方位角３０度）の扇形エリアＥ内には、円弧状に複数の層状になって並んだ合計３４基のヘリオスタット５が設置されている。
【００２４】
このヘリオスタット５は、ミラー要素としての４枚のミラー２に反射機能を分散させたマルチミラー型のものである。各ヘリオスタット５のベース６にはタワー１側にバー７が立設され、その上端にセンサー８が固定されている。ベース６のバー７とは反対側に支柱９が設けられ、その上端に第１駆動部１０が設けられている。第１駆動部１０には、地球の自転軸と平行で地面に対して所定の角度を有する第１軸１１が設けられている。この第１軸１１は第１駆動部１０により軸心を中心に日周運動に関連する赤経方向Ａ（図６参照）へ回転自在である。
【００２５】
第１軸１１の先端にはコ字形のフレーム１２が固定されている。このフレーム１２の両側のフランジには第１軸１１と直交する方向に第２軸１３が貫通している。第２軸１３は金属パイプで、フランジの外側へ両側が突出している。フレーム１２と第２軸１３との間には、第２軸１３を季節運動に関連する赤緯方向Ｂ（図６参照）へ回転させる第２駆動部１４が設けられている。
【００２６】
フレーム１２から外側へ突出した第２軸１３の両端には別の支持パイプ１５が直交方向に貫通している。第２軸１３と支持パイプ１５でＨ形を形成し、その四隅となる支持パイプ１５の両端にミラー２がそれぞれ金具１６により取り付けられている。ミラー２は直径５０ｃｍの円形で、その表面はそれぞれタワー１の発光モジュール集合体３までの距離に応じた焦点距離を有する凹球面になっている。各ミラー２は金具１６に対して４本のネジ（図示省略）により固定されており、このネジを調整することにより、ミラー２の固定角度を調整することができる。
【００２７】
フレーム１２の内側の第２軸１３には一対のブラケット１７を介してセンサーミラー１８が取付けられている。センサーミラー１８は横長の長方形で、表面はフラットである。
【００２８】
センサーミラー１８で反射された太陽光Ｌはセンサー８により受光される。センサー８は、センサーミラー１８と発電エリア３の間に位置しており、センサーミラー１８とセンサー８を結ぶ線の延長線上に発電エリア３が存在する。従って、センサーミラー１８で反射された太陽光Ｌを常にセンサー８にて受光されるようにミラー２の赤経方向Ａ及び赤緯方向Ｂへの回転を制御すると、その太陽光Ｌはセンサー８の先の発電エリア３に必ず向かうことになる。４枚のミラー２は、センサーミラー１８にて反射された太陽光Ｌの光路を代表的光軸として、その光軸上における焦点距離位置で１つの集光スポットＰとして完全に重なり合うように予め角度が調整されている（図９参照）。
【００２９】
センサー８の内部には太陽光Ｌの左右方向（赤経方向）及び上下方向（赤緯方向）での中立位置を検出する光検出素子が設けられており、センサー８から第１駆動部１０及び第２駆動部１４へ信号を出力している。そして、センサーミラー１８で反射される太陽光Ｌが必ずセンサー８にて受光されるように（センサー８の方向に向かうように）、第１駆動部１０及び第２駆動部１４をフィードバック制御し、第１軸１１及び第２軸１３を赤道儀方式により赤経方向Ａ及び赤緯方向Ｂへ回転させて、４枚のミラー２で反射された４本の太陽光Ｌを発電エリア３の表面において合致させ、１つの集光スポットＰとなるように当てている（図８参照）。
【００３０】
集光スポットＰの形はミラー２の表面形状精度に依存し、集光スポットＰの大きさは焦点距離に依存し、集光スポットＰの位置はセンサー８の位置に依存する。従って、発電エリア３に上に複数存在する大きさのことなる集光スポットＰの位置を調整することにより、太陽光Ｌを発電エリア３に対してほぼ均等に当てることができる。つまり、集光スポットＰの大きさ及び位置を計算して、集光スポットＰの位置を調整することにより、発電エリア３の太陽電池セル集合体１０２に当たる集光強度分布を均一にコントロールすることができる。従って、太陽電池セル１２０として変換効率の高い多接合型太陽電池を使用する場合も、各太陽電池セル１２０に対して太陽光Ｌを均等に当てることができ、多接合型太陽電池の発電能力を最大限に発揮させることができる。
【００３１】
更に、各ミラー２が小さいため、製造時の表面形状精度がそのまま維持され、歪みの少ない集光スポットＰを形成することができる。歪みの少ない形状の集光スポットＰは発電エリア３に当たる太陽光Ｌの強度及び範囲を計算する際に有利で、発電エリア３に均一に太陽光Ｌを当てる調整が容易である。
【００３２】
なお、この実施形態では、ヘリオスタット５が３４基のため、発電エリア３の太陽電池セル集合体１０２に当たる集光スポットＰの数も３４個（大きさは焦点距離により大小異なる）になるが、３４個の集光スポットＰでは、太陽光Ｌの集光強度分布を均一にコントロールできないような場合には、図１０に示すように、ミラー２にて反射される太陽光Ｌを１つに合致させず、相違させて別の集光スポットＰ′をつくる。そうすることにより、集光スポットＰの数が増えて、より細やかな集光強度分布のコントロールが行えるようになる。
【００３３】
ミラー２の固定角度の変更は、金具１６に対するミラー２の取付状態を調整することにより可能である。図１０では、１つのミラー２だけを変更して、別に１つの集光スポットＰ′をつくる例を示したが、状況によっては、２つ以上作っても良い。ミラー２の固定角度を全て相違させて、４つの集光スポットＰにしても良い。また、相違させる集光スポットＰ′は本来の集光スポットＰから完全に離した状態にする必要はなく、一部が重なり合った状態にしても良い。要は、発電エリア３の太陽電池セル集合体１０２に当たる集光強度分布が均一になるように集光スポットＰを分散させれば良い。
【００３４】
また、ヘリオスタット５のミラー２が、第１軸１１を中心にした日周運動と、第２軸１３を中心とした季節運動で回転する赤道儀方式のため、太陽を追尾し易い。すなわち、一日のミラー２の動きは専ら日周運動に支配され、季節運動はほんの僅かであるため、従って、例えば、センサー８による太陽Ｓの追尾中に、太陽Ｓが雲でれた場合などは、照度計などの数値からその状態を検知して、センサー８によるリアルタイム制御から、通常の太陽の動きに応じた定速回転を再現するクロック制御に切り換える。そうすれば、ミラー２は概ねセンサー８で制御している場合と同様の回転を進めるため、雲が無くなって再び太陽Ｓが現れた時には、センサーミラー１８で反射された太陽光Ｌは必ずセンサー８に当たり、センサー８による制御が復帰して、センサー８によるリアルタイム追尾制御をそこから継続することができる。
【００３５】
更に、センサー８による制御は、センサーミラー１８で実際に反射された太陽光Ｌの光路位置をリアルタイムで検出するため、いわゆる二次側制御（出側制御）となり、ヘリオスタット５に加わった外因（風圧やガタなど）も含めて制御することができ、ヘリオスタット５で反射されて発電エリア３に当たった太陽光Ｌの集光スポットＰが完全に停止した状態となり動かない。従って、発電エリア３において予め均一に  なるように調整された太陽光Ｌの強度が変動せず、発電出力の変動も小さくすることができる。
【００３６】
発電エリア３は、前述の如く、９個（３行３列）の太陽光発電モジュール１０１から構成されている。太陽光発電モジュール１０１は、太陽電池セル集合体１０２と冷却体１０３と集光体１０４とから構成されている。太陽電池セル集合体１０２は、表面に受光素子１１９を有する３６枚の太陽電池セル１２０が、６行６列の矩形状に隙間なく並置されている。太陽電池セル１２０は四角形で、中央の受光素子１１９も小さい四角形である。太陽電池セル１２０の受光素子１１９以外の部分は、受光素子１１９で発生した電力を取り出す電極になっている。各々の太陽電池セル１２０は、直列に接続されている。そのため、太陽光発電モジュール１０１全体で得られる電圧は、太陽電池セル１２０の発生電圧に並置されている数を乗じたものとなる。ゲルマニウム・ガリウム系の３層接合型太陽電池セルの発生電圧は２．７Ｖなので、太陽光発電モジュール１０１の発生電圧は９７．２Ｖとなる。電気機器の使用電圧は１００Ｖ、２００Ｖまたは４００Ｖが一般的なので、太陽光発電モジュール１０１の単独または二組もしくは四組を任意に直列に組み合わせにより、希望する電圧を得ることができる。もっとも、（太陽光発電モジュール１０１に並置されている）太陽電池セル１２０の全てを直列に接続することは必須ではなく、直列接続する数は任意に決めることができる。
【００３７】
太陽光発電モジュール１０１は、太陽電池セル１２０の表面側に、集光体１０４が設けられている。この集光体１０４は、略四角錐のガラス製のプリズム１２１を縦横６列に同じ高さで同じ向きに並べた形状に一体成形したものである。集光体１０４が一体成型品のため、バラバラの状態のプリズムと比較して、太陽電池セル１２０への取り付けが容易になる。また、一体成形されているので、隣り合ったプリズムとの接合面がないので、接合面から雨水が浸入したり、接合面が破損したりするおそれがない。
【００３８】
この一体物としての集光体１０４の光の入口側の面は、太陽電池セル集合体１０２と略同じ大きさである。光の出口になる各々の面は、太陽電池セル１２０の受光素子１１９と同じ大きさで、受光素子１１９に近接配置されている。この集光体１０４は、断面積が小さくなることにより、表側から入光した太陽光Ｌが内面で反射されながら６倍に集光されて裏側の端面より出射される。すなわち、出口側の面積の合計が入口側の面積の１／６になっている。集光体１０４の出口側の端面が太陽電池セル１２０の受光素子１１９に相応した形状及びサイズのため、集光体１０４の内側に入射した太陽光Ｌは受光素子１９に合致した四角形状範囲に集光され且つ分散されて受光素子１１９に当たる。
【００３９】
集光体１０４の更に表側（光の入口側）には透明なガラス部材１２２が設けられている。このガラス部材１２２に集光された太陽光Ｌが入射することにより、内部で反射及び屈折することにより、入射した太陽光Ｌの強度をガラス部材１２２の形状範囲内において均一化することができる。また、透明ガラス製のため、内部を透過する時に、太陽光Ｌの紫外線領域を吸収することができる。紫外線は受光素子１１９の劣化の原因になる波長領域のため、受光素子１１９の保護となる。尚、集光体１０４を透過する場合も、同じ透明ガラス製のため、同様に紫外線が吸収されている。
【００４０】
このような構造の太陽光発電モジュール１０１を９個（３行３列）組み合わせた発電エリア３の面積は０．１６平方メートルである。また、３４基のヘリオスタット５はそれぞれ直径５０ｃｍの円形ミラー２を４枚ずつ持っているため、ミラー２の総数は１３６枚で、ミラー２の総反射面積は約２７平方メートルとなる。そのミラー２群により反射された太陽光Ｌの全てが発電エリア３の範囲内に入射する。発電エリア３の面積内に太陽光Ｌが全て集光することにより約１７０倍の集光度となる。約１７０倍に集光された太陽光Ｌは前述の集光体１０４により更に６倍に集光される。従って、集光体１０４を透過して太陽電池セル１２０の受光素子１１９に入射する太陽光Ｌの集光度は、約１０００倍となる。約１０００倍の太陽光Ｌが入射することにより、発電素子１９の発電効率は４０％以上に高まる。
【００４１】
太陽光Ｌの集光度が１０００倍程度になると、太陽電池セル１２０は強く加熱される。そのために、冷却体１０３を太陽電池セル集合体１０２の裏面に密着状態で設けて、太陽電池セル１２０の温度を下げている。冷却体１０３は、熱伝導率の高い銅金属製で、内部に２系統の冷媒用通路１２３が形成された一体的な鋳造体である。冷媒用通路１２３の両端には、それぞれ冷却体１０３の裏面側に入口１２４と出口１２５が形成され、そこに循環パイプ１２６が連結され、冷媒としての水Ｗが循環できるようになっている。
【００４２】
従って、加熱された太陽電池セル１２０は冷却体１０３に熱を奪われ、冷却体１０３に伝わった熱は水Ｗにより順次取り出されるために、太陽電池セル１２０の温度は１００℃以下に維持される。冷却体１０３が熱伝導性の良い銅製で、流体が比熱の大きな水Ｗであるため、熱抵抗が小さく常に十分な温度差を確保することができ、太陽電池セル１２０が受ける熱を確実に熱流として除去し、且つ、熱輸送によって回収することができる。さらに、一体的な鋳造体なので、水Ｗの流速を速くすることにより高い熱負荷にも対応できる、ターン部１２７を少なくすることで水Ｗの圧力損失が低くなる、冷媒通路１２３の内部での付着物の成長が抑制されるので冷却能力が低下しにくい。
【００４３】
また、冷媒通路１２３は２系統の独立した通路なので、１系統の通路が詰まったり、冷却体１０３が部分的に焼損したりした場合であっても、冷却機能が全面的に失われてしまう危険が低い。さらに、冷却体１０３に流れる水Ｗは、自律して遮断や流量制御ができる様になっている。従って、太陽電池セル１２０の破損、冷媒通路１２３のトラブル（詰まり、水漏れなど）といった不具合が太陽光発電モジュール１０１に発生しても、他とは独立して水Ｗを遮断または流量制御できるので、不具合が生じていない太陽光発電モジュール１０１によって発電を継続することができる。尚、冷却体１０３を通過した水Ｗは加温されるので、その熱を他の用途に有効利用することもできる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、タワー１に設置した太陽光発電モジュール１０１の太陽電池セル集合体１０２に、地上に設置したヘリオスタット５により反射した太陽光Ｌを重ね合わせるように集光させるため、太陽電池セル１２０の集光度を大幅に高めて高効率の発電が可能となる。
【００４５】
また、本実施形態では、４枚のミラー２を有するヘリオスタット５を例にしたが、ミラー２の数は４枚に限定されず、５枚以上にすることも可能である。
【００４６】
更に、ミラー２をヘリオスタット５の支持パイプ１５に対して固定金具１６を介して固定することにより、ミラー２の固定角度を変更可能にしたが、これに限定されず、例えば、ミラー２をボールジョイント状の固定具を介して固定することにより、その固定角度を調整可能にしても良い。
【００４７】
更に、集光体１０４は、内面が鏡面とされたテーパ形状の金属筒を用いても良い。
【００４８】
冷却体１０３の材質として銅を例にしたが、それ以外の熱伝導性の良い金属を用いてもよく、そこに循環する流体も水以外の液体でも良いし、空気などの気体でも良い。
【００４９】
更に、太陽電池セル集合体を構成する太陽電池セルの数、集光体を構成する一体成形されたプリズムの数、太陽光発電モジュールを構成する集光体の数は、例示した数に限定されない。
【００５０】
更に、集光体は、大きさが太陽電池セル集合体や冷却体の大きさと同じものを例にしたが、これらより小さなものを並べることも可能である。
【００５１】
以下本発明の好適な具体例を列挙する。
【００５２】
第１の具体例は、太陽光発電モジュールの冷却体が、銅または銅合金製であることを特徴とする。
【００５３】
第１の具体例によれば、冷却体を銅または銅合金製としたため、熱伝導率が高く、冷却能力を高めることができる。
【００５４】
第２の具体例は、冷却体の冷媒用通路が、２系統以上の独立した通路であることを特徴とする。
【００５５】
第２の具体例によれば、冷却体に設けられた冷媒用通路が２系統以上の独立した通路なので、１系統の通路が詰まったり、冷却体が部分的に焼損したりした場合であっても、冷却機能が全面的に失われてしまう危険が低い。１系統のみ冷媒の流通を止めて発電することも、場合によっては可能である。
【００５６】
第３の具体例は、太陽光発電モジュールの冷却体が、自律して冷媒を遮断または流量制御することが可能であることを特徴とする。
【００５７】
第３の具体例によれば、各々の冷却体が自律して冷媒を遮断または流量制御できるので、太陽電池セルの破損、水路（冷媒用通路）のトラブル（詰まり、水漏れなど）といった不具合が太陽光発電モジュールに発生しても、その不具合が生じたモジュールの冷却体に流れる冷媒のみを遮断または流量制御できるので、他の不具合が生じていない太陽光発電モジュールによって発電を継続することができる。
【００５８】
第４の具体例は、太陽光発電モジュール集光体が、光の出口側の断面が狭まった略四角錐のプリズムが矩形状に並置された状態で一体成形されたものであることを特徴とする。
【００５９】
第４の具体例によれば、集光体は、光の出口側の断面が狭まった略四角錐のプリズムが矩形状に並置された状態で一体成形されている。そのため、バラバラの状態のプリズムと比較して、太陽電池セルへの取り付けが容易になる。また、一体成形されているので、隣り合ったプリズムとの接合面がないので、接合面から雨水が浸入したり、接合面が破損したりするおそれがない。
【００６０】
第５の具体例は、太陽光発電モジュールの集光体の光の入口側に、太陽光の強度を均一化し且つ紫外線を吸収するガラス部材を設けたことを特徴とする。
【００６１】
第５の具体例によれば、集光体の表面側にガラス部材を設けたため、このガラス部材により集光された太陽光の強度を均一化できると共に、太陽電池セル劣化の原因となる紫外線を吸収することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  タワー
２  ミラー
３  発電エリア  
５  ヘリオスタット
８  センサー
１８  センサーミラー
１０１  太陽光発電モジュール
１０２  太陽電池セル集合体
１０３  冷却体
１０４  集光体
１１９  受光素子
１２０  太陽電池セル
１２１  プリズム（集光体の一部）
１２２  ガラス部材
１２３  冷媒用通路
Ａ  赤経方向
Ｂ  赤緯方向
Ｅ  エリア
Ｌ  太陽光
Ｓ  太陽
Ｐ、Ｐ′  集光スポット
Ｗ  水（冷媒）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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