(57)【要約】【課題】発電量を向上することができる太陽電池内蔵パネルを提供すること。【解決手段】複数枚を隣接して配列することでパネル集合体を形成する平板形状の太陽電池内蔵パネル１−１において、パネル中央部分Ｃに配置され、パネル外部から入射した光を内部で反射させることでパネル外周方向に導光する導光部２と、パネル外周部分Ｅに配置され、導光部２の外周を囲い、導光部２から入射された光が透過する透過部３と、透過部３内にパネル外周に沿って配置され、外表面が受光することにより発電する複数の球状太陽電池素子４とを備える。【選択図】図２
2012204750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚を隣接して配列することでパネル集合体を形成する平板形状の太陽電池内蔵パネルにおいて、
パネル中央部分に配置され、パネル外部から入射した光を内部で反射させることでパネル外周方向に導光する導光部と、
パネル外周部分に配置され、前記導光部の外周を囲い、前記導光部から入射された光が透過する透過部と、
前記透過部内にパネル外周に沿って配置され、外表面が受光することにより発電する複数の球状太陽電池素子と、
を備えることを特徴とする太陽電池内蔵パネル。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池内蔵パネルにおいて、
前記透過部に入射した光を前記複数の球状太陽電池素子に向けて全反射させる素子側反射部を備える太陽電池内蔵パネル。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽電池内蔵パネルにおいて、
前記透過部のうちパネル外周面となる部分から前記透過部に入射した光が外部に放射される太陽電池内蔵パネル。
【請求項４】
請求項２に記載の太陽電池内蔵パネルにおいて、
前記素子側反射部は、前記透過部の前記導光部と対向する側を除き前記複数の球状太陽電池素子を囲んで形成されている太陽電池内蔵パネル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池内蔵パネルにおいて、
パネル外周が長方形に形成されている太陽電池内蔵パネル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池内蔵パネルにおいて、
前記導光部は、
前記パネル外部から光が入射する入射側を先端とする四角錐に形成され、前記導光部内に入射した光の少なくとも一部を反射させる主反射部と、
前記主反射部の前記入射側に形成され、前記パネル外部からの光の入射を許容し、前記主反射部で全反射した光の少なくとも一部を全反射する入射側反射部と、
を有する太陽電池内蔵パネル。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池内蔵パネルにおいて、
前記導光部は、
前記導光部内に入射した光の少なくとも一部を全反射させる複数のプリズムからなる主反射部と、
前記主反射部と前記パネル外部から光が入射する入射側において対向し、前記パネル外部からの光の入射を許容し、少なくとも導光部内の光の少なくとも一部を全反射する入射側反射部と、
前記入射側反射部と対向し、前記導光部内に入射した光を全反射させる裏側反射部と、
を有し、
前記複数のプリズムは、パネル中央側のプリズムを囲んでパネル外周方向に向かって連続して配置され、パネル外周側に厚さ方向に対してパネル中央側に傾斜する傾斜面が形成されている太陽電池内蔵パネル。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池内蔵パネルにおいて、
前記導光部は、
前記パネル外部から光が入射する入射側を先端とする円錐あるいは角錐に形成され、前記導光部内に入射した光を全反射させる複数の主反射部と、
少なくとも前記複数の主反射部の入射側に形成され、前記パネル外部からの光の入射を許容するとともに、前記パネル外部からの光を各主反射部に集光し、前記複数の主反射部で全反射した光の少なくとも一部を全反射する入射側反射部と、
を有する太陽電池内蔵パネル。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の太陽電池内蔵パネルにおいて、
厚さ方向において前記複数の球状太陽電池素子よりも前記パネル外部から光が入射する入射側に形成され、入射側から見た場合に、前記複数の球状太陽電池素子を遮蔽する遮蔽部が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池内蔵パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から入射した光（太陽光や、室内の光）を外周方向に導光する導光部が中央部分に配置され、導光部からの光により発電する太陽電池素子が外周部分に配置された太陽光発電装置が提案されている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４２３号公報
【特許文献２】特開２００１−７７３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、建物の外壁、内壁や窓などの建材として導光部および太陽電池素子を備える太陽電池発電装置を用いる場合は、複数枚を隣接して配列することでパネル集合体を形成することができる平板形状のパネルであることが好ましい。パネル集合体は、複数枚の太陽電池内蔵パネルで構成されるため、導光部や太陽電池素子以外の部分、すなわち発電に寄与しない部分が多くなると発電量を向上することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発電量を向上することができる太陽電池内蔵パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数枚を隣接して配列することでパネル集合体を形成する平板形状の太陽電池内蔵パネルにおいて、パネル中央部分に配置され、パネル外部から入射した光を内部で反射させることでパネル外周方向に導光する導光部と、パネル外周部分に配置され、前記導光部の外周を囲い、前記導光部から入射された光が透過する透過部と、前記透過部内においてパネル外周に沿って配置され、外表面が受光することにより発電する複数の球状太陽電池素子と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記太陽電池内蔵パネルにおいて、前記透過部に入射した光を前記複数の球状太陽電池素子に向けて全反射させる素子側反射部を備えることが好ましい。
【０００８】
上記太陽電池内蔵パネルにおいて、前記透過部のうちパネル外周面となる部分から前記透過部に入射した光が外部に放射されることが好ましい。
【０００９】
上記太陽電池内蔵パネルにおいて、前記素子側反射部は、前記透過部の前記導光部と対向する側を除き前記複数の球状太陽電池素子を囲んで形成されていることが好ましい。
【００１０】
上記太陽電池内蔵パネルにおいて、パネル外周が長方形に形成されていることが好ましい。
【００１１】
上記太陽電池内蔵パネルにおいて、前記導光部は、前記パネル外部から光が入射する入射側を先端とする四角錐に形成され、前記導光部内に入射した光の少なくとも一部を全反射させる主反射部と、前記主反射部の前記入射側に形成され、前記パネル外部からの光の入射を許容し、前記主反射部で全反射した光の少なくとも一部を全反射する入射側反射部と、を有することが好ましい。
【００１２】
上記太陽電池内蔵パネルにおいて、前記導光部は、前記導光部内に入射した光の少なくとも一部を全反射させる複数のプリズムからなる主反射部と、前記主反射部と前記パネル外部から光が入射する入射側において対向し、前記パネル外部からの光の入射を許容し、少なくとも導光部内の光の少なくとも一部を全反射する入射側反射部と、前記入射側反射部と対向し、前記導光部内に入射した光を全反射させる裏側反射部と、を有し、前記複数のプリズムは、パネル中央側のプリズムを囲んでパネル外周方向に向かって連続して配置され、パネル外周側に厚さ方向に対してパネル中央側に傾斜する傾斜面が形成されていることが好ましい。
【００１３】
上記太陽電池内蔵パネルにおいて、前記導光部は、前記パネル外部から光が入射する入射側を先端とする円錐あるいは角錐に形成され、前記導光部内に入射した光を全反射させる複数の主反射部と、少なくとも前記複数の主反射部の入射側に形成され、前記パネル外部からの光の入射を許容するとともに、前記パネル外部からの光を各主反射部に集光し、前記複数の主反射部で全反射した光の少なくとも一部を全反射する入射側反射部と、を有することが好ましい。
【００１４】
上記太陽電池内蔵パネルにおいて、厚さ方向において前記複数の球状太陽電池素子よりも前記パネル外部から光が入射する入射側に形成され、入射側から見た場合に、前記複数の球状太陽電池素子を遮蔽する遮蔽部が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る太陽電池内蔵パネルによれば、球状太陽電池素子をパネル外周の角部においても配置することができるので、発電に寄与しない部分を少なくすることができ、発電量を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態に係る太陽電池内蔵パネルを用いたパネル集合体の一例を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの構成例を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの動作説明図である。
【図４】図４は、第１実施形態の変形例を示す図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの構成例を示す図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの動作説明図である。
【図７】図７は、第２実施形態の変形例１を示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態の変形例２を示す図である。
【図９】図９は、第３実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１８】
〔第１実施形態〕
まず、第１実施形態に係る太陽電池内蔵パネルについて説明する。図１は、実施形態に係る太陽電池内蔵パネルを用いたパネル集合体の一例を示す図である。図２は、第１実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの構成例を示す図である。図３は、第１実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの動作説明図である。なお、図２は、太陽電池内蔵パネルを入射側から厚さ方向に見た正面図である。また、図３は、図２のＸ−Ｘ断面図である。
【００１９】
図１に示すように、パネル集合体１００は、本実施形態に係る太陽電池内蔵パネル１−１を隣接して複数枚配列することで構成されている。パネル集合体１００は、例えば図示しないベース部材上に太陽電池内蔵パネル１−１をお互いに隣接するように配置し固定することで構成される。従って、太陽電池内蔵パネル１−１は、上下左右に連結することで、例えば、建物の外壁、内壁などを構成する建材として用いることができる。
【００２０】
太陽電池内蔵パネル１−１は、外部からの光を複数の球状太陽電池素子に導光し、各球状太陽電池素子の外表面が導光された光を受光することで発電するものである。太陽電池内蔵パネル１−１は、図２および図３に示すように、平板形状に形成、本実施形態ではパネル外周が正方形（長方形に含まれる）に形成されている。従って、パネル集合体１００を構成する際に、太陽電池内蔵パネル１−１を隙間なく隣接して配列することができるので、パネル集合体１００全体において導光部２、透過部３および球状太陽電池素子４以外の部分、すなわち発電に寄与しない部分を少なくすることができる。これにより、パネル集合体１００の発電効率を向上することができる。太陽電池内蔵パネル１−１は、導光部２と、透過部３と、複数の球状太陽電池素子４と、基板５と、表面保護板６と、遮蔽部７と、素子側反射部８，９とを含んで構成されている。
【００２１】
導光部２は、パネル外部から入射した光を内部で反射させることでパネル外周方向に導光するものである。ここで、パネル外周方向とは、パネル中央部分Ｃからパネル外周部分Ｅに向かう方向をいう（図１参照）。導光部２は、平板形状の基板５上の中央部分に載置されることで、パネル中央部分Ｃに配置されている。導光部２は、本実施形態では、外周が正方形の直方体に形成されており、基板５と表面保護板６とに挟まれて配置されている。ここで、導光部２と表面保護板６との間には、空間部が形成されている。導光部２は、主反射部２１と、入射側反射部２２とを含んで構成されている。
【００２２】
主反射部２１は、導光部２内に入射した光を全反射させるものであり、本実施形態では主に表面保護板６および入射側反射部２２を透過した光を全反射するものである。主反射部２１は、反射側を先端とする四角錐に形成されている。主反射部２１は、表面２１ａに蒸着処理やメッキ処理などにより照射された光を全反射する全反射表面処理が施されている。従って、導光部２内に入射した光のうち主反射部２１に照射された光は、主反射部２１に照射されると全反射することとなる。従って、主反射部２１は、表面２１ａにおいて全反射した光をパネル外周方向、すなわち透過部３に向けて導くことができる。なお、主反射部２１は、底面２１ｂが正方形であり、導光部２の入射側と反対側の面を形成する。主反射部２１は、底面２１ｂが基板５と接触しており、固定手段、例えば接着剤などにより基板５の中央部分に固定されている。ここで、主反射部２１は、表面２１ａと底面２１ｂとのなす角度が、パネル外部から導光部２に入射される厚さ方向に対して±１０°の光を主反射部２１において全反射した際に、この全反射した光を入射側反射部２２において全反射できる角度に設定されている。
【００２３】
入射側反射部２２は、パネル外部からの光の入射を許容し、主反射部２１で全反射した光の少なくとも一部を全反射するものである。入射側反射部２２は、主反射部２１の入射側に形成され、主反射部２１の表面２１ａを覆う。入射側反射部２２は、透光性を有するＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）樹脂などの合成樹脂により形成されている。入射側反射部２２は、本実施形態では、主反射部２１と一体に形成されている。主反射部２１において全反射した光の少なくとも一部は、入射側反射部２２と空間部との間に形成される境界面で全反射することとなる。
【００２４】
透過部３は、導光部２から入射した光が透過するものであり、内部に複数の球状太陽電池素子４が配置されるものである。透過部３は、平板形状の基板５上の外周部分に載置されることで、パネル外周部分Ｅに配置されている。透過部３は、本実施形態では、内周および外周が正方形に形成されており、基板５と遮蔽部７とに挟まれて配置されている。透過部３の内周面は、導光部２の外周面と対向している。つまり、透過部３は、導光部２に対してパネル外周方向に配置されている。透過部３は、上述の透光性を有する合成樹脂により形成されていることで、導光部２からの光を内部に入射することができるとともに、透過させることができる。透過部３は、入射側の面が遮蔽部７と接触しており、上述の固定手段により遮蔽部７に固定されている。また、透過部３は、反対側の面が基板５と接触しており、上述の固定手段により基板５の外周部分に固定されている。なお、導光部２および透過部３は、一体に形成されていても良い。
【００２５】
球状太陽電池素子４は、外表面が受光することで発電するものである。球状太陽電池素子４は、透過部３内にパネル外周に沿って複数配置されている。本実施形態では、パネル外周が正方形であるので、球状太陽電池素子４が透過部３内において正方形に配置されている。球状太陽電池素子４は、本実施形態では、厚さ方向と直交する平面において３列、厚さ方向に３段で、透過部３内に配置されている。球状太陽電池素子４は、直径が１〜２ｍｍ程度であり、光起電力を発生可能なｐｎ接合を有する太陽電池である。球状太陽電池素子４は、球状のｐ形シリコン単結晶と、ｐ形シリコン単結晶の外表面に積層されたｎ＋拡散層と、ｐ形シリコン単結晶の中心を挟んで対向して形成された一対の電極と、正電極とｐ形シリコン単結晶との間に形成されたｎ＋拡散層とを含んで構成されている。ここで、球状太陽電池素子４の各電極は、図示しない電線によって他の球状太陽電池素子４の各電極と接続されている。例えば、隣り合う球状太陽電池素子４の両方の正電極を電線で接続し、負電極を他の電線で接続することで、隣り合う球状太陽電池素子４が並列に接続される。また、一方の球状太陽電池素子４の正電極と他方の球状太陽電池素子４の負電極とを電線で接続することで、隣り合う球状太陽電池素子４が直列に接続されることとなる。電線による複数の球状太陽電池素子４の接続方法は、要求される電圧などに応じて設定される。
【００２６】
表面保護板６は、導光部２と厚さ方向において対向し、導光部２を保護するものである。表面保護板６は、強化ガラスや上述の透光性を有する合成樹脂により形成されており、パネル外部からの光を内部に入射させることができるとともに、透過させることができる。表面保護板６は、厚さ方向において導光部２と対向し、導光部２の入射側、すなわち太陽電池内蔵パネル１−１の外部から光が入射する側を覆い、導光部２が入射側から損傷することを抑制する。表面保護板６は、本実施形態では、遮蔽部７と一体に形成されている。
【００２７】
遮蔽部７は、透過部３と厚さ方向において対向し、透過部３を保護するものである。遮蔽部７は、透過部３内の複数の球状太陽電池素子４よりも入射側に形成されている。ここで、遮蔽部７は、透過部３と対向し、透過部３の入射側を覆うように形成され、透過部３が入射側から損傷することを抑制する。また、遮蔽部７は、光を透過させないものであり、透過部３の入射側を覆うように形成されることで、入射側からの厚さ方向視において、透過部３内の複数の球状太陽電池素子４を遮蔽するものである。従って、太陽電池内蔵パネル１−１は、入射側から見た場合、すなわちパネル正面視において、遮蔽部７により複数の球状太陽電池素子４を視認させない。これにより、外部からの光を直接受光する太陽電池内蔵パネルと比較して、意匠性を向上することができ、商品価値を向上することができる。なお、表面保護板６をパネル外周方向に延在させることで、透過部３の入射側を覆い、表面保護板６の入射側あるいは反対側の面のうち、透過部３と厚さ方向において対向する領域に表面保護板６に対する表面処理やシールを貼ることなどにより遮蔽部７を形成しても良い。また、後述する素子側反射部８は光を透過させないので、表面保護板６をパネル外周方向に延在させ、表面保護板６の反対側の面のうち、透過部３と厚さ方向において対向する領域に素子側反射部８を形成することで、素子側反射部８を遮蔽部７として用いてもよい。
【００２８】
素子側反射部８，９は、透過部３に入射した光を複数の球状太陽電池素子４に向けて全反射させるものである。素子側反射部８は、透過部３と遮蔽部７との間に配置されており、本実施形態では、遮蔽部７の反対側の面として形成されている。素子側反射部８である遮蔽部７の反対側の面は、透過部３と厚さ方向において対向する領域が、透過部３に入射した光を全反射できるように、上述の全反射表面処理が施されている。素子側反射部９は、透過部３と基板５との間に配置されており、本実施形態では、基板５の入射側の面として形成されている。素子側反射部９である基板５の入射側の面は、透過部３と厚さ方向において対向する領域が、透過部３に入射した光を全反射できるように、上述の全反射表面処理が施されている。従って、素子側反射部８，９は、導光部２から透過部３に入射した光のうち、直接球状太陽電池素子４に照射されない光を全反射することで球状太陽電池素子４に向けて照射することができるので、素子側反射部８，９が設けられていない場合と比較して、集光効率が向上し、球状太陽電池素子４の発電量を向上することができ、太陽電池内蔵パネル１−１の発電量を向上することができる。ここで、透過部３は、入射側と反射側が素子側反射部８，９にそれぞれ覆われているが、パネル外周方向の面、すなわちパネル外周面１ａとなる面は素子側反射部により覆われていないので、パネル外周面１ａから透過部３に入射した光を外部に放射することができる。パネル集合体１００においては、隣接する太陽電池内蔵パネル１−１どうしのパネル外周面１ａが対向している。従って、放射された光は、隣接する太陽電池内蔵パネル１−１のパネル外周面１ａから隣接する太陽電池内蔵パネル１−１の透過部３に入射されるので、隣接する太陽電池内蔵パネル１−１の球状太陽電池素子４が受光することで発電することができる。これにより、太陽電池内蔵パネル１−１に入射されたパネル外部からの光をパネル集合体１００の外部に放射することなく球状太陽電池素子４に照射することができるので、発電量を向上することができる。
【００２９】
次に、本実施形態に係る太陽電池内蔵パネル１−１の動作について説明する。図３に示すように、パネル外部からの光は、パネル中央部分Ｃから内部に入射される。具体的には、パネル外部からの光は、表面保護板６を透過することで、空間部を介して入射側反射部２２、すなわち導光部２に入射される。導光部２に入射されたパネル外部からの光は、主反射部２１において全反射する。主反射部２１において全反射したパネル外部からの光は、同図Ｌ１〜Ｌ４に示すように、直接透過部３に入射する光路、入射側反射部２２において全反射した後に透過部３に入射する光路、あるいは入射側反射部２２と主反射部２１との間で全反射を繰り返した後に透過部３に入射する光路などをとることで、導光部２内でパネル外周方向に導光され、透過部３に入射する。つまり、主反射部２１において全反射したパネル外部からの光は、透過部３が形成されているパネル外周方向に向かうこととなる。透過部３に入射した導光部２内の光は、直接球状太陽電池素子４に照射される光路、素子側反射部８，９において全反射した後に球状太陽電池素子４に照射される光路、あるいは素子側反射部８，９の間で全反射を繰り返した後に球状太陽電池素子４に照射される光路などをとることで、球状太陽電池素子４に照射され、球状太陽電池素子４が発電する。
【００３０】
以上のように、本実施形態では、球状太陽電池素子４は、パネル外周の角部においても配置することができる。平板形状の太陽電池素子をパネル外周部に配置する場合は、４辺にそれぞれ配置することとなり、パネル外周の角部には配置することができず、角部がデッドスペースとなり、太陽電池内蔵パネル１−１において発電に寄与しない部分が形成される。しかしながら、上述のように、本実施形態に係る太陽電池内蔵パネル１−１では、正方形のパネル外周の角部においても球状太陽電池素子４を配置することができるので、発電に寄与しない部分を少なくすることができ、発電量を向上することができる。これにより、複数の太陽電池内蔵パネル１−１からなるパネル集合体１００において発電に寄与しない部分を少なくすることができるので、パネル集合体１００全体としての発電量を向上することができる。
【００３１】
〔第１実施形態の変形例〕
本実施形態では、パネル外周面１ａから透過部３に入射した光が外部に放射されるが、本発明はこれに限定されるものではない。図４は、第１実施形態の変形例を示す図である。同図に示すように、パネル外周面として、素子側反射部１０を形成しても良い。素子側反射部１０は、透過部３に入射した光を複数の球状太陽電池素子４に向けて全反射させるものである。素子側反射部１０は、透過部３のパネル外周方向に配置されており、本実施形態では、透過部３のパネル外周方向の面として形成されている。素子側反射部１０である透過部３のパネル外周方向の面は、透過部３と幅方向において対向する領域が、透過部３に入射した光を全反射できるように、上述の全反射表面処理が施されている。つまり、素子側反射部１０は、素子側反射部８，９とともに、透過部３の導光部２と対向する側を除き、複数の球状太陽電池素子４を囲むこととなる。従って、導光部２から透過部３に入射した光のうち、直接球状太陽電池素子４に照射されない光は、すべて素子側反射部８〜１０において全反射されることで球状太陽電池素子４に向けて照射することができるので、集光効率が向上し、球状太陽電池素子４の発電量をさらに向上することができ、太陽電池内蔵パネル１−１の発電量をさらに向上することができる。なお、素子側反射部８〜１０は、本変形例において一体に形成されていてもよい。
【００３２】
なお、本実施形態では、主反射部２１が、導光部２内に入射した光のうち主反射部２１に照射された光を全反射するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば主反射部２１は、ハーフミラーやマジックミラーなどのビームスプリッターであることで、導光部２内に入射した光のうち主反射部２１に照射された光の一部を反射し、一部を透過させてもよい。この場合は、基板５を上述の強化ガラスや透光性を有する合成樹脂により形成することで、導光部２内から反対側に放射された光が基板５を透過して、太陽電池内蔵パネル１−１の反対側に放射されることとなる。従って、太陽電池内蔵パネル１−１の入射側から太陽電池内蔵パネル１−１に入射したパネル外部からの光が反対側に放射されることとなるので、太陽電池内蔵パネル１−１は、建物の外壁、内壁のみならず、窓を構成する建材として用いることができる。
【００３３】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る太陽電池内蔵パネルについて説明する。図５は、第２実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの構成例を示す図である。図６は、第２実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの動作説明図である。なお、図５は、太陽電池内蔵パネルを入射側から厚さ方向に見た正面図である。また、図６は、図５のＹ−Ｙ断面図である。
【００３４】
第２実施形態に係る太陽電池内蔵パネル１−２が第１実施形態に係る太陽電池内蔵パネル１−１と異なる点は、図５および図６に示すように、導光部２の主反射部２３が複数のプリズム２３ａから形成されており、基板５と主反射部２３との間に裏側反射部２４が配置されている点である。なお、第２実施形態は、第１実施形態と基本的構成はほぼ同一であり、同一符号の構成要素についてその説明を省略あるいは簡略化する。
【００３５】
導光部２は、主反射部２３と、入射側反射部２２と、裏側反射部２４とを含んで構成されている。
【００３６】
主反射部２３は、導光部２内に入射した光の一部を全反射させる複数のプリズム２３ａにより構成されている。各プリズム２３ａは、導光部２内に入射した光の一部を全反射させ、一部を屈折させ、内部を透過させるものである。各プリズム２３ａは、パネル中央側、すなわちパネル中心側において隣り合うプリズム２３ａを囲んで形成されている。プリズム２３ａは、本実施形態では、外周が正方形であり、パネルの中心部からパネル外周方向に向かって連続して配置されている。なお、各プリズム２３ａは、底面２３ｂが基板５と接触しており、固定手段、例えば接着剤などにより基板５の中央部分に固定されている。各プリズム２３ａは、パネル正面視においてパネル外周側に位置する面が傾斜面２３ｃとして形成されている。傾斜面２３ｃは、厚さ方向に対してパネル中央側に傾斜、すなわち底面２３ｂとのなす角が鋭角となるように形成されている。各プリズム２３ａは、本実施形態では、厚さ方向を含む平面における断面が直角三角形に形成されている。従って、各プリズム２３ａは、傾斜面２３ｃにおいて全反射した光を透過部３に向けて導くことができる。
【００３７】
入射側反射部２２は、主反射部２１の入射側に形成され、各プリズム２３ａを覆う。入射側反射部２２は、本実施形態では、主反射部２３と一体に形成されている。導光部２内の光の少なくとも一部は、入射側反射部２２と空間部との間に形成される境界面で全反射することとなる。
【００３８】
裏側反射部２４は、導光部２内に入射した光を全反射させるものである。裏側反射部２４は、主反射部２３と基板５との間に配置されており、本実施形態では、基板５の入射側の面として形成されている。裏側反射部２４である基板５の入射側の面は、導光部２と厚さ方向において対向する領域が、導光部２内の光を全反射できるように、上述の全反射表面処理が施されている。従って、裏側反射部２４は、プリズム２３ａを透過した光を全反射することで、導光部２内の光を透過部３に向けて導くことができる。なお、裏側反射部２４は、素子側反射部９と一体に形成されていても良い。
【００３９】
球状太陽電池素子４は、本実施形態では、厚さ方向と直交する平面において２列、厚さ方向に１段で、透過部３内に配置されている。
【００４０】
次に、本実施形態に係る太陽電池内蔵パネル１−２の動作について説明する。図６に示すように、パネル外部からの光は、パネル中央部分Ｃから内部に入射される。具体的には、パネル外部からの光は、表面保護板６を透過することで、空間部を介して入射側反射部２２、すなわち導光部２に入射される。導光部２に入射されたパネル外部からの光は、主反射部２３を構成する各プリズム２３ａに照射される。各プリズム２３ａに照射された光は、同図Ｌ５に示すように、各プリズム２３ａにおいて一部が全反射し、一部が屈折して透過する。各プリズム２３ａで全反射した光は、直接透過部３に入射する光路、入射側反射部２２において全反射した後透過部３に入射する光路などをとることで、導光部２内でパネル外周方向に導光され、透過部３に入射する。各プリズム２３ａを透過した光は、同図Ｌ６に示すように、裏側反射部２４において全反射することで入射側反射部２２に再び入射した後に透過部３に入射する光路、あるいは入射側反射部２２に再び入射した後に入射側反射部２２と各プリズム２３ａとの間で全反射を繰り返した後に透過部３に入射する光路などをとることで、導光部２内でパネル外周方向に導光され、透過部３に入射する。つまり、各プリズム２３ａに照射されたパネル外部からの光は、透過部３が形成されているパネル外周方向に向かうこととなる。透過部３に入射した導光部２内の光は、球状太陽電池素子４に照射され、球状太陽電池素子４が発電する。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、第１実施形態の主反射部２１とは異なり、パネル中央部分Ｃから入射した光をパネル外周方向に連続して形成される複数の傾斜面２３ｃを用いて透過部３に向けて導くので、厚さ方向の厚さを薄くすることができる。また、球状太陽電池素子４は、厚さ方向に配列される数を調整することができる。従って、太陽電池内蔵パネル１−２の厚さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００４２】
〔第２実施形態の変形例１〕
本実施形態では、パネル外周面１ａから透過部３に入射した光が外部に放射されるが、本発明はこれに限定されるものではない。図７は、第２実施形態の変形例１を示す図である。同図に示すように、１つの素子側反射部１１により、透過部３の導光部２と対向する側を除き、複数の球状太陽電池素子４を囲んでも良い。素子側反射部１１は、透過部３に入射した光を複数の球状太陽電池素子４に向けて全反射させるものである。素子側反射部１１は、本実施形態では、厚さ方向を含む平面での断面が円弧あるいは楕円弧などの曲線で形成されている。本変形例は、第１実施形態の変形例と同様の効果を奏する。
【００４３】
〔第２実施形態の変形例２〕
また、本実施形態では、主反射部２３を構成する各プリズム２３ａの外周を正方形に形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は、第２実施形態の変形例２を示す図である。同図に示すように、変形例に係る太陽電池内蔵パネル１−３は、主反射部２３の各プリズム２３ｄの外周を円形に形成している。このように、パネル正面視において視認することができる主反射部２３の外周の形状を変更することで、パネル正面視におけるパネル中央部分の意匠を変更することができる。従って、太陽電池内蔵パネル１−３の意匠性を向上することができる。
【００４４】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る太陽電池内蔵パネルについて説明する。図９は、第３実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの構成例を示す図である。図１０は、第３実施形態に係る太陽電池内蔵パネルの動作説明図である。なお、図９は、太陽電池内蔵パネルを入射側から厚さ方向に見た正面図である。また、図１０は、図９のＺ−Ｚ断面図である。
【００４５】
第３実施形態に係る太陽電池内蔵パネル１−４が第２実施形態に係る太陽電池内蔵パネル１−２と異なる点は、図９および図１０に示すように、前記導光部２内に入射した光を全反射させる主反射部２５が複数形成されており、入射側反射部２６が各主反射部２５に向けてパネル外部からの光を集光する点である。なお、第３実施形態は、第１，第２実施形態と基本的構成はほぼ同一であり、同一符号の構成要素についてその説明を省略あるいは簡略化する。
【００４６】
導光部２は、主反射部２５と、入射側反射部２６、裏側反射部２４とを含んで構成されている。
【００４７】
主反射部２５は、導光部２内に入射した光を全反射させるものであり、基板５上に複数形成されている。各主反射部２５は、本実施形態では反射側を先端とする円錐に形成されている。各主反射部２５は、表面２５ａに上述の全反射表面処理が施されている。従って、導光部２内に入射した光は、各主反射部２５に照射されると全反射することとなる。従って、各主反射部２５は、表面２５ａにおいて全反射した光を透過部３に向けて導くことができる。各主反射部２５は、底面が基板５と接触しており、固定手段、例えば接着剤などにより基板５の中央部分に固定されている。なお、各主反射部２５は、円錐に限定されるものではなく、三角錐や四角錐などの角錐に形成されていても良い。
【００４８】
入射側反射部２６は、パネル外部からの光の入射を許容するとともに、パネル外部からの光を各主反射部２５に集光するものである。また、入射側反射部２６は、各主反射部２５で全反射した光の少なくとも一部を全反射するものである。入射側反射部２６は、少なくとも各主反射部２５の入射側に形成され、各主反射部２５の表面２５ａを覆って形成されている。入射側反射部２６は、本実施形態では、外周が正方形の直方体に形成され、各主反射部２５が挿入された形で形成され、裏側反射部２４を覆うものである。入射側反射部２６は、各主反射部２５と入射側においてそれぞれ対向する位置に集光レンズ部２６ａが形成されている。各集光レンズ部２６ａは、導光部２の入射側の面の少なくとも一部を形成するものであり、入射側に膨らんだ凸部として形成されている。各集光レンズ部２６ａは、パネル外部からの光のうち、各集光レンズ部２６ａに照射された光をそれぞれ対応する主反射部２５に集光することができる。また、導光部２内の光の少なくとも一部は、入射側反射部２６と空間部との間に形成される境界面で全反射することとなる。
【００４９】
裏側反射部２４は、導光部２内に入射した光を全反射させるものである。裏側反射部２４は、各主反射部２５と基板５との間に配置されており、本実施形態では、基板５の入射側の面として形成されている。裏側反射部２４である基板５の入射側の面は、導光部２と厚さ方向において対向する領域が、導光部２内の光を全反射できるように、上述の全反射表面処理が施されている。従って、裏側反射部２４は、各主反射部２５で全反射した光、あるいは入射側反射部２６で全反射した光を全反射することで、導光部２内の光を透過部３に向けて導くことができる。
【００５０】
次に、本実施形態に係る太陽電池内蔵パネル１−４の動作について説明する。図１０に示すように、パネル外部からの光は、パネル中央部分Ｃから内部に入射される。具体的には、パネル外部からの光は、表面保護板６を透過することで、空間部を介して入射側反射部２６、すなわち導光部２に入射される。入射側反射部２６に入射したパネル外部からの光のうち、各集光レンズ部２６ａに入射された光は、それぞれ対応する主反射部２５に集光される。各主反射部２５に集光された光は、各主反射部２５において全反射する。各主反射部２５において全反射したパネル外部からの光は、同図Ｌ７，Ｌ８に示すように、直接透過部３に入射する光路、入射側反射部２６において全反射した後に透過部３に入射する光路、入射側反射部２６において全反射した後に裏側反射部２４において全反射した後に透過部３に入射する光路あるいは入射側反射部２６と裏側反射部２４との間で全反射を繰り返した後に透過部３に入射する光路などをとることで、導光部２内でパネル外周方向に導光され、透過部３に入射する。つまり、各主反射部２５において全反射したパネル外部からの光は、透過部３が形成されているパネル外周方向に向かうこととなる。透過部３に入射した導光部２内の光は、球状太陽電池素子４に照射され、球状太陽電池素子４が発電する。
【００５１】
以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、第１実施形態の主反射部２１とは異なり、パネル中央部分Ｃから入射した光を入射側反射部２６に形成された複数の集光レンズ部２６ａにおいてそれぞれ対応する主反射部２５に集光させ、各主反射部２５において全反射させることで、透過部３に向けて導くので、厚さ方向の厚さを薄くすることができる。また、球状太陽電池素子４は、厚さ方向に配列される数を調整することができる。従って、太陽電池内蔵パネル１−４の厚さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態１〜３では、太陽電池内蔵パネル１−１〜１−４どうしを接触させた状態でパネル集合体１００を形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、予め格子状に形成された枠部材の開口部に、太陽電池内蔵パネル１−１〜１−４を挿入し固定しても良い。この場合、枠部材を遮蔽部７としてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態１〜３における太陽電池内蔵パネル１−１から１−４のサイズは、特に規定しないが、例えば外壁などに用いる場合は縦１１００ｍｍ、横７５０ｍｍ、厚さ２２ｍｍや縦２０００ｍｍ、横７５０ｍｍ、厚さ２２ｍｍなどのサイズが好適であり、内壁などに用いる場合は縦横１００ｍｍ、厚み３〜１０ｍｍや、縦横３００ｍｍ、厚み３〜１０ｍｍなどのサイズが好適である。
【００５４】
また、上記実施形態１〜３では、球状太陽電池素子４を厚さ方向と直交する平面において複数列、厚さ方向に複数段あるいは１段で、透過部３内に配置しているが本発明はこれに限定されるものではなく、太陽電池内蔵パネル１−１〜１−４のサイズに応じて好適な列数と段数で透過部３内に配置することが好ましい。太陽電池内蔵パネル１−１〜１−４のサイズが小さければ、球状太陽電池素子４を１列１段で透過部３内に配置してもよい。また、球状太陽電池素子４は、パネル外周に沿って配置されていればよいので、上記実施形態１〜３のように等間隔でなくてもよく、厚さ方向視あるいは幅方向視において手前の球状太陽電池素子４と奥の球状太陽電池素子４とがすべて重なり合わなくてもよい。
【００５５】
また、上記各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１−１〜１−４  太陽電池内蔵パネル
２  導光部
２１，２３，２５  主反射部
２２，２６  入射側反射部
２４  裏側反射部
３  透過部
４  球状太陽電池素子
５  基板
６  表面保護板
７  遮断部
８〜１１  素子側反射部
１００  パネル集合体
【図１】
2012204750.tif 000003
【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】
2012204750.tif 000008
【図７】
2012204750.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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