(57)【要約】【課題】放物線形状をしたミラーを採用し、放物線の焦点の位置に太陽電池を配置した構造を採用した集光型太陽電池装置を提供。【解決手段】矩形状の平板のガラスプレート１２の一側に帯状の太陽電池１３を所定間隔で複数個に接着剤で貼り付ける。ガラスプレート１２の他側に紫外線硬化樹脂１４を塗布し、太陽電池１３の長手方向の中心線上に焦点位置が確保される円弧形状を１９形成する。円弧形状１９は紫外線を照射して硬化される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスプレートと、
前記ガラスプレートの一側に等間隔で貼り付けた帯状の太陽電池と、
前記ガラスプレートの他側に前記太陽電池の長手方向の中心線上に焦点位置が確保された凸状の円弧形状（放物線形状）に一体として成型された樹脂を配置し、該円弧形状に形成された表面に反射膜を形成したことを特徴とする集光型太陽電池ユニット。
【請求項２】
矩形状の金属製の筺体と、
前記筺体に互いに密着して収納された複数個の太陽電池ユニットとからなる集合型太陽電池ユニットと、
前記筺体の下部フレームに形成され前記集合型太陽電池ユニットの円弧形状に係合するように形成された凹状の下円弧形状と、
前記集合型太陽電池ユニットの太陽電池の温度上昇を抑える冷却板または赤外線反射膜を有して前記筺体に取り付けられた保護ガラスと、
前記集合型太陽電池ユニットの傾きを太陽の年周運動による南中高度に対応して変化させる傾き調整機構と、
を有することを特徴とする集光型太陽電池装置。
【請求項３】
請求項２記載の集光型太陽電池装置において、
前記集合型太陽電池ユニットの円弧形状は略真南に指向し該円弧形状を略東西方向に配置することを特徴とする集光型太陽電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光型太陽電池装置に関し、さらに詳細には太陽光の追尾を不要とした集光型太陽電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の集光型太陽電池装置は、反射ミラー、レンズを用いて太陽光を太陽電池上に集光し、太陽光のエネルギー密度を高めることで、太陽電池の発電量を上げる効果が得られている。
しかし、集光型太陽電池装置の場合、地球の自転に伴う日周運動により太陽の位置が移動するため、ミラー、集光レンズで集光させた太陽光が太陽電池上から位置がずれてしまう問題があるため、太陽の動きに合わせて追尾するように集光型太陽電池装置の向きを変える必要が生じる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、集光型太陽電池を追尾装置上に設置し、該集光型太陽電池を太陽の光軸と一致するように追従制御を行っている。
特許文献２には、集光用のミラーとして、回転放物面、放物線状の溝を用い、光ファイバーを配置して集光する構造を用いているが、太陽電池を配置する構造については示しておらず、太陽電池の発熱による温度上昇についての対策（赤外線反射膜、冷却機構）については言及していない。
また、特許文献３には、集光用のミラーとして、回転放物面、放物線状の溝を用い、集光位置に太陽電池を配置する構造を示しているが、装置の設置方法、太陽の日周運動に伴う集光位置について言及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８９８９６号公報
【特許文献２】特開平２−２５７５０２号公報
【特許文献３】特開平６−１３２５５３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、特許文献１乃至３の集光型太陽電池装置を用いる場合には、太陽の日周運動に対して、太陽光が太陽電池上に集光するように、集光型太陽電池装置の方向を制御することが必要になっている。
また、太陽の日周運動に対して、追尾するための制御・駆動装置が必要であり、集光型太陽電池装置のコストアップ、制御に要するエネルギーのロスが生じるという問題が生じている。
本発明は、係る課題を解決するためになされたもので、光学系の形状として、断面形状が放物線形状となる半円柱状、円柱の一部の形状をしたミラーを採用し、放物線の焦点の位置に太陽電池を配置した構造を採用した太陽電池ユニット及び集光型太陽電池装置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】
前記の課題を解決するため請求項１記載の発明は、
ガラスプレートと、
前記ガラスプレートの一側に等間隔で貼り付けた帯状の太陽電池と、
前記ガラスプレートの他側に前記太陽電池の長手方向の中心線上に焦点位置が確保された凸状の円弧形状（放物線形状）に樹脂を一体として成型し、表面に反射膜を形成したことを特徴とする。
本発明によれば、太陽電池と凹面状の円弧形状（放物線形状）ミラーを形成する樹脂を一体構造として成型する構造としたため、放物線ミラーの焦点への太陽電池の位置会わせは金型の位置決めで行うことが可能であり、量産化を容易に行うことができる。
本発明によれば、凹面状の円弧形状（放物線形状）ミラー面の焦点位置に太陽電池を配置した一体構造となるように成型したため、焦点位置への太陽電池の位置会わせへ済みの焦点機能付き太陽電池モジュール化を可能にした。そのため、受光面積の大型化を行う場合には、モジュールとしてミラーの焦点位置を太陽電池が位置会わせ済みであるため、モジュールを東西方向に位置決めして並べるだけでよく、大型化の際の調整作業を不要にした。
【０００７】
請求項２記載の発明は、
矩形状の金属製の筺体と、
前記筺体に互いに密着して収納された複数個の太陽電池ユニットとからなる集合型太陽電池ユニットと、
前記筺体の下部フレームに形成され前記集合型太陽電池ユニットの円弧形状に係合するように形成された凹状の下円弧形状と、
前記集合型太陽電池ユニットの太陽電池の温度上昇を抑える冷却板または赤外線反射膜を有して前記筺体に取り付けられた保護ガラスと、
前記集合型太陽電池ユニットの傾きを太陽の年周運動による南中高度に対応して変化させる傾き調整機構と、
を有することを特徴とする集光型太陽電池装置。
請求項３記載の発明は、前記前記集合型太陽電池ユニットの円弧形状は略真南に指向し該円弧形状を略東西方向に配置して装置の傾きを調整する傾き調整機構が配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、太陽の年周運動による南中高度に合わせて傾き調整機構により位置決めを行うことで、東西方向に配置した凹面状の円弧形状（放物形状）ミラー面により、太陽の日周運動に対して追従させずに太陽光を放物線の焦点位置に集光させることができ、太陽電池の発電量を増やすことできる。
さらに、太陽電池は温度上昇により発電効率が低下する特性があり、保護ガラスに施された赤外線反射鏡による赤外線光の除去や冷却プレートによる冷却により太陽電池の温度
上昇を抑え、発電効率の低下を抑える効果が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、太陽光を集光して発電を行うため、発電量を大きくすることができ、太陽電池の使用量少なくすることができる。太陽の日周運動に対しての追従制御を不要である。
太陽電池を搭載している架台の調整は、１年の間の太陽の南中高度による傾き調整のみとなるため、装置が簡易となり低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（Ａ）はガラスプレートの一側に太陽電池を接着した状態を示す概略図である。    （Ｂ）はガラスプレートの他側に紫外線硬化樹脂を接着した状態を示す概略図である。
【図２】ガラスプレートに接着した紫外線硬化樹脂の表面を放物線形状ローラで放物線形状に形成する動作説明図である。
【図３】アライメントテーブルに搭載したガラスプレートの位置補正する動作説明図である。
【図４】放物線形状に成形した紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する動作説明図である。
【図５】放物線形状に成形した紫外線硬化樹脂の表面に真空蒸着装置でアルミ膜を蒸着する動作説明図である。
【図６】集光型太陽電池ユニットを筐体に収納した状態を示す概略図である。
【図７】図６のＶＩ−ＶＩ線の断面図である。
【図８】集光型太陽電池ユニットを搭載した集光型太陽電池装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１乃至図５は太陽電池ユニット１１の成形順序を示す説明図である。
図１（Ａ）のように、矩形状の平板のガラスプレート１２の一側（図１で上側）に所定の幅（図１（Ａ）で左右方向）を有する太陽電池１３を所定間隔で複数個、同方向に接着剤で貼り付ける。
次いで、図１（Ｂ）に示すように、ガラスプレート１２の他側（図１で下側、太陽電池１３の反対側）に、太陽電池１３の長手方向の中心線上に焦点位置が確保される円弧形状（放物線形状）を形成するために厚さが略均一の紫外線硬化樹脂１４を塗布し、太陽電池付紫外線硬化樹脂ガラスプレート１５（以下、ガラスプレート１５という）を形成する。
【００１１】
さらに、図２に示すように、ガラスプレート１５の紫外線硬化樹脂１４の外周部に円弧形状（放物線形状）を複数個成形するために該ガラスプレート１５を放物線形状成形装置（図示しない）のアライメントテーブル１７に搭載する。ガラスプレート１５はアライメントテーブル１７に取り付けられた真空チャック１８により把持されている。
【００１２】
放物線形状成形装置（図示しない）には、ガラスプレート１５の紫外線硬化樹脂１４の外周部に円弧形状（放物線形状）１９を複数個成形するための成形ローラ１６が回転可能に支持されると共に、ガラスプレート１５を上方より加圧出来るようになっている。
成形ローラ１６は、外周面に太陽電池１３の長手向の中心線上に焦点位置が確保される円弧形状（放物線形状）１９を形成するための溝２０が軸心方向に複数個形成されている。
【００１３】
ガラスプレート１５に接着された太陽電池１３の長手方向の中心線上に成形ローラ１６に形成された円弧形状１９の焦点位置が一致するようにアライメントテーブル１７により調整する。
すなわち、図２に示すようにアライメント顕微鏡２１を用いてガラスプレート１５の基準面１５Ａ（図２で左側壁面）の位置２２、２３の位置計測をして、アライメント顕微鏡２１の中心からのズレ量、例えばδＹ２２、δＹ２３の値を計測する。
【００１４】
次いで、ガラスプレート１５の位置２２、２３の値を零にするためのアライメントテーブル１７のＣ軸の移動量（δＣ）、Ｙ軸の移動量（δＹ）を計測し、アライメントテーブル１７のＣ軸、Ｙ軸をそれぞれ所定の値δＣ，δＹだけ移動させ、ガラスプレート１５の基準面１５Ａのズレ量δＹ２２，δＹ２３が零になるように調整する。
【００１５】
このため、アライメントテーブ１７は、ガラスプレート１５の基準面１５Ａのズレ量δＹ２２，δＹ２３が零になるように調整することにより、図３（Ａ）に示すように、位置２２、２３における円弧形状１９の軸心方向（図２でＸ軸方向）にズレがなく、横方向（図２でＹ軸方向）にズレ量δが生じた場合、あるいは図３（Ｂ）に示すように、位置２２、２３における円弧形状１９の軸心方向（図２でＸ軸方向）及び横方向（図２でＹ軸方向）にズレ量δが生じた場合でも、ズレ量を演算装置（図示しない）によりズレ量δを零にすることができる。
【００１６】
次いで、放物線形状成形装置により成形ローラ１６を加圧しがら回転させると共にガラスプレート１５を搭載したアライメントテーブル１７を太陽電池１３に沿ってＸ軸方向に複数回往復動させることにより紫外線硬化樹脂１４に成形ローラ１６の円弧形状（放物線形状）１９が形成される。
【００１７】
図４に示すように、紫外線照射装置（図示しない）によりランプ２４を介して紫外線をガラステーブル１５の上下より照射して紫外線硬化樹脂１４を硬化させる。
次いで、図５に示すように真空蒸着装置（図示しない）の真空蒸着炉にガラスプレート１５を搬入し、円弧形状（放物線形状）１９に成形された紫外線硬化樹脂１４の表面に反射用金属膜、例えばアルミ膜（図示しない）をコーティングする。
蒸着完了後、真空蒸着装置から搬出されたガラステーブル１５には、一側（図５で下側）に太陽電池１３が接着され、他側（図５で上側）に紫外線硬化樹脂製の凸状の円弧形状（放物線形状）１９が形成され、太陽電池１３の長手方向の略中心に円弧形状（放物線形状）１９の焦点位置が一致するように形成されている太陽電池ユニット１１（図５参照）が形成される。
【００１８】
図６は太陽電池ユニット１１を複数個集合して集合型太陽電池ユニット２５に形成した概略構造図であり、図７はＶＩ−ＶＩ線の断面図である。
集合型太陽電池ユニット２５は、紫外線硬化樹脂製の筺体２６と、該筺体２６に収納された複数個、例えば４個の太陽電池ユニット１１とを、備える。
筺体２６に収納される下部フレーム２６ａには、太陽電池ユニット１１の円弧形状１９に係合する紫外線硬化樹脂２７の凹状の下円弧形状２８が形成されている。よって、太陽電池ユニット１１が筺体２６に収納された際に、太陽電池ユニット１１の円弧形状１９は下部フレーム２６ａに形成された下円弧形状２８に密に接触している。
【００１９】
さらに、太陽電池ユニット１１上の太陽電池１３には、太陽電池１３を保護するための保護ガラス２９が筺体２６の上部に取り付けられている。保護ガラス２９には、太陽電池１３の温度上昇による発電効率低下を抑えるために冷却板３０が設けられている。冷却板３０は太陽電池１３の略真上に位置して冷却液（図示しない）を流しており、かつ太陽電池１３と冷却板３０の軸心方向の中心は円弧形状１９の焦点位置に一致するように保護ガラス２９に設置されている。保護ガラス２９は、太陽電池１３の温度上昇を抑えるために赤外線反射膜（図示しない）が施されている。また、冷却板３０の代わりに赤外線反射膜を設けてよい。
【００２０】
図８は集合型太陽電池装置１０の概略構造図で、該集合型太陽電池装置１０は集合型太陽電池ユニット１３の円弧形状１９の中心が略東西方向に位置会わせして設置されている。
集合型太陽電池装置１０の架台３１は、光軸調整用センサー３５によって太陽の年周運動による南中高度変化を調整するための傾き調整機構３７が設けられている。
傾き調整機構３７は、筺体２６を取り付ける架台３１の上部と下部とを繋ぐように、上部と下部に締結するナット部材３２、３３がネジ軸３４に螺合している。
【００２１】
ネジ軸３４に取り付けた手動ハンドル３６を回動させることにより、架台３１に搭載された集合型太陽電地ユニット２５の傾きを太陽の年周運動による南中高度に対応して変化
させることができる。
手動ハンドル３６の代わりにモータを取り付けることで、自動で傾きを調整する機構にすることも可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  集合型太陽電池装置            １１  集合型太陽電池ユニット
１２  ガラスプレート                １３  太陽電池
１４、２７  紫外線硬化樹脂                １５  ガラスプレート
１６  成形ローラ                    １７  アライメントテーブル
１８  真空チャック                  １９  円弧形状
２５  集合型電池ユニット            ２６  筺体
２８  下円弧形状                    ２９  保護ガラス
３０  冷却板                        ３１  架台
３２、３３  ナット部材              ３４  ネジ軸
３５  光軸調整用センサー            ３６  手動ハンドル
３７  傾き調整機構
【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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