(57)【要約】【課題】発電モジュールの単位要素である受光セルを傾斜配置し，また太陽の方位と反対向きにも発電モジュールを追加し，且つ反射板と組み合わせて反対向きの発電モジュールにも太陽光を放射して，全体の受光面積を拡大する方法の太陽光発電システムを提供する．【解決手段】水平面に対して傾斜して太陽の方位側の表側発電モジュール１を設置し，さらに方位と逆の影側にも裏側発電モジュール２を追加して設置し，また発電モジュールの単位要素である受光セル８を交互に傾斜配置して切妻形とし，一方，反射板４を設置して太陽の方位がいずれであっても反射板４の角度Ｖが変更されて反射太陽光６が，影側にある発電モジュール面３に放射して高効率発電を可能とした手段の太陽光発電システム．【選択図】図１
2013258218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電に用いるモジュールであって，水平面との角度Ｘで，且つ太陽の方位側に配置した表側発電モジュール１と，前記太陽の方位と逆方向で，且つ水平面との角度Ｙで配置した裏側発電モジュール２，該発電モジュール面３に太陽光を反射させる反射板４，該反射板の設置角度Ｖを変更できる可動部５からなり，太陽の方位がいずれであっても，反射光６が前記裏側発電モジュール２の発電モジュール面３に高効率に放射するように反射板４の設置角度Ｖを変更できることを特徴とするアクティブ太陽光発電システム．
【請求項２】
反射板４の位置から太陽の方位を検出するセンサー７を有し，該センサーが検出する方位データに基づき，あるいは反射板４が設置場所の緯度と経度によって決まる太陽の軌跡データに基づき，あるいは過去に蓄積された方位の計測データに基づき，可動部５が機能して反射板４の角度Ｖを変更することにより反射光６が裏側発電モジュール２の面に高効率に放射することを特徴とする特許請求項１に記載のアクティブ太陽光発電システム。
【請求項３】
表側発電モジュール１，および裏側発電モジュール２の構成単位である受光セル８が，発電モジュール面３に対して角度Ｊ，あるいは角度Ｋで傾斜させて設置し，隣接する受光セル８が凹凸面を構成し，受光面積を増加させたことを特徴とした請求項１，または請求項２に記載のアクティブ太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光電セル，熱電変換セルおよび発電モジュールの各要素を立体的に配置し，また反射板を利用することにより受光面積を拡大して発電量を増加させる方法に関する．
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽光発電の方法は，一日の太陽の軌跡を基準に発電モジュールを設置されておこなわれている．これは太陽光の主要な方位からの利用であり発電効率には限界がある．
一方，発電変換効率が大きい新材料開発研究も行われているが、実用化には長期の時間が必要である．このような背景において，実用可能な方法は受光セルや発電モジュールの配置の工夫である．太陽光によって進化してきた生命は、約６０億年の時間過による最適解の一つと考える事ができる。
特許文献１には，植物の葉の表面形状を模倣して受光セルの配置を工夫する事により受光面積を拡大できることが示されている．また，特許文献２にはそれらの具体的な意匠例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実願２０１２−２０９８
【特許文献２】意願２０１２−８２５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は，太陽の方位とは逆向き，すなわち影となる背面にも発電モジュールを追加して設置することで切妻を形成，また太陽の軌跡に対応して可動する反射板によって影面の発電モジュール面に放射させる事により，約３倍の受光面積となるようにする方法である．さらに，発電モジュールの構成単位である受光セルを交互に傾斜させて切妻を形成して配置，全体としてフラクタル幾何の模様に組み合わした構造の発電モジュールとして，合計の受光面積を拡張した太陽光発電用システムを提供することである．
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は，太陽の方位にある表側発電モジュール１と，背面に配置された裏側発電モジュール２，および，発電モジュール面３に太陽光を反射させる反射板４からなり，太陽の方位がいずれであっても，高効率に太陽光が放射するように反射板の角度Vを変更して裏側発電モジュール２に最適に放射できることを特徴とする．
反射板の向きは，太陽の方位を検出する太陽光方位センサー７のデータに基づき，あるいは反射板４の設置場所の緯度と経度により得られる太陽の軌跡データに基づき，あるいは過去に計測して蓄積された方位データに基づき，可動部５を機能させる事により実現される．
さらに，発電モジュールの構成要素である受光セル８を植物の葉の形態に学び受光面積を増加させる方法を応用する．たとえば，カンノンチク葉の切妻の傾斜角度計測例によると，約２１°であった．該形態を模倣して変換セルの表面を交互に傾斜させて組み合わせた構造の太陽光発電システムである。
【発明の効果】
【０００６】
裏側発電モジュールと太陽光を追跡する反射板を利用した事により，平面配置の場合と比較して，４５度で傾斜配置する事により約１．４倍（１/cos４５°＝１．４１）の受光面積を得ることができる．表側発電モジュールと裏側モジュールを連結して切妻にすることで，２．８倍となる．また，植物の葉を参考にして受光セル８の構成要素を傾斜させて凹凸に配置させる事により，合計で約３倍（傾斜角２１度，１/cos２１°＝１．０７倍増加）の受光面積を得る事が可能となる．すなわち，太陽光の軌跡側に平面配置の場合より発電量が増大する効果がある．
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】アクティブ太陽光発電システムの概要，発電モジュールの配置方法の例と機能
【図２】受光セルの傾斜配置による受光面積増加の説明図
【図３】大規模な太陽光発電システムとして応用した実施例
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は，太陽の方位とは逆方向，すなわち影側にも太陽光発電モジュールを設置し，且つ反射板を使って太陽光を放射する方法である．反射板は，年間の太陽の軌跡データ，あるいは太陽の方位センサーによる計測データに基づき反射方向を変更する事で影側のパネルに効率良く放射させる方法に関する．また，発電モジュールの構成単位となる受光セルは約１５０ｍｍの円形，あるいは四角形である．この単位受光セルを一平面に配置することなく，面外に交互に傾斜配置することにより太陽光（平行光）をできるだけ多く受光する事が可能となる．
【実施例】
【０００９】
以下，実施形態を示した図を参照して説明する．
図１は，本発明のアクティブ太陽光発電システムの概要，発電モジュールの配置方法の例と機能を示す．
一般に，発電パネルは太陽の方位の軌跡を基準に設置されているが，本発明は反対側の影面にも同等の裏側発電モジュール２を傾斜して設置し，さらに反射板４を利用して太陽の軌跡に連動して機能する．太陽の方位は太陽光方位センサー７による実測データ，あるいは緯度と経度で計算される太陽の方位データ，あるいは過去の年間計測データを利用し，裏側発電モジュール２に反射太陽光６が効率良く放射するように，反射板４の角度Vを可動させる．曇りや雨天の日は，直近の過去の記録データを利用して，あるいは過去１年間に計測記録されたデータの日時から得られる情報を利用して制御される．反射板４に連結した可動部５は、制御に必要な装置と内部記憶データ保存部，処理判断部などが含まれる．
今、裏側発電モジュール２を配置する角度、∠X＝∠Y=４５°の時、計算上は平面配置長さAの約２．８倍の受光面積を獲得可能となる．更に，表側発電モジュール１と裏側発電モジュール２の表面の構成要素である受光セル８を植物の葉の形態に学び受光面積を増加させる方法を応用して示した。たとえば，カンノンチク（学名、Rhapis excelsa）やウチワヤシ（学名、Licuala grandis）の葉の表面は切妻形状で凸状を多くして受光面積を増加させている．該配置の外観として、発電モジュールと単位発電セル配置例の斜視図を全体構成の概要として示した。
図２は，受光セルの傾斜配置による受光面増加の説明図である．
今，X， Yを水平面との角度，Ｊ，Ｋを発電モジュール面３との角度，∠Ｊ＝∠Ｋとして，線分QRは，｛（０．５Ａ/cosX）（１/cosJ）｝となる．カンノンチク葉の切妻形状における傾斜角度計測例によると，約２１°であった．よって，表側発電モジュール１に２面（QR=PQ)があるとして，X＝４５°，J ＝２１°とすると，１.５２Aとなる．また，∠Y=∠Xとして，裏側発電モジュール２にも等価な太陽光が放射されるとすると，３．０４Aとなり，平面配置の長さAより約３倍の受光面となる． 
図３は，本法を応用した大規模な太陽光発電システムの実施例を示す．本法は、従来の設置方法を変更する事により実施可能であり，大規模な発電システムとして応用すると総発電量の大幅の増加が期待される．上記の説明では，光電効果を利用した太陽光発電を対象として記述しているが，反射光は放射熱も含まれるので熱電効果利用した発電システムにも応用できる．
長期使用による反射板の汚れによる反射効率低下を防止するために，酸化チタンの光触媒効果を利用したセルフクリーニング機能を応用することにより、安定して高効率で長期運用が期待される．
特許請求項１の発明は，
太陽の方位側に配置した表側発電モジュール１と，逆方位にも配置した裏側発電モジュール２が一対となり，別途準備した反射板を使い太陽の方位に対応して設置角度Ｖが可動して発電モジュール面３に太陽光が常時放射されるようにしたことを特徴とする太陽光発電システムである．
特許請求項２の発明は，
反射板４の設置角度Ｖが，太陽の方位を検出するセンサーを使い，あるいは設置場所の緯度と経度により計算される太陽の方位，あるいは過去に計測されたデータにより，発電モジュール面３に太陽光が常時放射されるように可動部５によって変更されることを特徴とする太陽光発電システムである．可動部５には，計測データの処理，判断，記録機能する装置を有して機能するシステムである。
方位を検出するセンサーとして、例えば、輝度センサー，紫外線センサー，温度センサー、太陽光に含まれる放射線、電磁波などを検出する方法を応用することができる。
特許請求項３の発明は，
発電モジュールの構成単位である受光セル８が，発電モジュール面３に対して傾斜させて設置し，隣接する受光セルと連結して凹凸面を構成し切妻の形態となり受光面積を増加させたことを特徴とする太陽光発電システムである．実施においては，陰の領域を少なくする設計が必要であり，植物の葉の形態を参考にすることも一つの方法である．実施例では，カンノンチクの実測例より２１度で計算して示した．
従来の発電システムは受動的，いわゆるパッシブな方法であり発電効率に限界がある．本発明は，太陽光を積極的に，いわゆるアクティブに受光する発電システムの方法としたことを特徴としている．
【産業上の利用可能性】
【００１０】
太陽光，あるいは放射熱を利用した住宅用，大規模な太陽光発電システムである。
【符号の説明】
【００１１】
１  表側発電モジュール
２  裏側発電モジュール
３  発電モジュール面
４  反射板
５  可動部
６  反射太陽光
７  太陽光方位センサー
８  受光セル
【図１】
2013258218.tif 000003
【図２】
2013258218.tif 000004
【図３】
2013258218.tif 000005