(57)【要約】      （修正有）【課題】発電効率およびコストパフォーマンスを向上させた太陽光発電システムを提供する。【解決手段】凸レンズ１と凹レンズ２を組み合わせ平行光から平行光へ集光する。集光された光をプリズム３に通し分光する。プリズム３の下に凸レンズ４を設置し、広がった光を集光する。以上のように分光された光を、それぞれの波長に応じた太陽光パネル５で受光出来るように太陽光パネルを設置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光のような平行光を平行光に集光するレンズを用い、その光をプリズムに通して分光し、その光の波長に応じて太陽光パネルを設置する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、平行光に集光された太陽光を、プリズムを用いて分光し、分光された光の波長に応じて太陽光パネルを配置することによって、高価格になることなく従来よりも発電効率を高くする太陽光発電システムに関するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】  一般的な太陽光発電システムは、１枚の太陽光パネルだけを用いたものである。また、複数の種類の太陽光パネルを用いて発電効率を高めたタンデム型太陽電池も存在する。【０００３】  しかしながら、１枚の太陽光パネルだけを用いたものは単一のバンドギャップしかもたず、さまざまな波長を含む太陽光を変換するのにはエネルギー損失が大きく、発電効率が低くなる。【０００４】  また、タンデム型太陽電池は複数のバンドギャップをもつため発電効率は高くなるが、複数の太陽光パネルを用いるため、価格が高くなり、同量の電力を生み出すには１枚の太陽光パネルだけの時よりも高くなってしまう。【０００５】    つまり、従来の技術では発電効率が低い、もしくは価格が高いため、コストパフォーマンスが上がらないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記の課題を解決するために、本発明では太陽光をプリズムによって分光し、分光された光に応じてその波長に合った太陽光パネルを配置することで、タンデム型太陽電池のように高い発電力を持ちながら、太陽光パネルにレンズ、プリズム等を付加させるだけという低コストに抑えるようにした。
【発明の効果】
【０００７】  プリズムで分光した光をそれぞれの波長に応じた太陽光パネルで電力に変換することで、従来の太陽光パネルよりもエネルギー変換効率が格段に上がる。また、分光された光の幅はプリズムからの距離が長くなるほど広くなり、短くなるほど狭くなるので、プリズムと太陽光パネルの距離で受光する面積が変わる。したがって、その技術レベルに応じて太陽光パネルを減らすことも可能である。【０００８】  コストとしては、集光レンズ及びにプリズム、その他発明の実施に必要な反射鏡等原材料費の安いものが必要なだけであり、大量生産が可能になれば、コストパフォーマンスは現在の太陽光パネルよりも大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】  本発明の斜視図である。
【図２】  本発明に用いる太陽光パネルの模式図である。
【図３】  本発明の側面方向からの断面図である。
【図４】  本発明の正面方向からの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。分光すると光は拡散するため、プリズムを用いるだけではその面積以上に太陽光パネルを必要とし、大幅に効率が下がることになる。そこで、プリズムの上部に集光レンズを用いる。ただし、プリズムへの入射光が平行光でないと制御が困難なこと、また、太陽光を平行光とみなせることから、この集光レンズは平行光から平行光へ集光するレンズである必要がある。図面では、その１例として凸レンズ１と凹レンズ２を組み合わせたものを用いて示している。凸レンズと凹レンズは、同一中心軸で光源と反対側の焦点を一致させれば中心軸と平行な光を平行光へ集光できる。ただし、集光レンズはこの特性を持っていればどのような形態でも良く、必ずしも凸レンズと凹レンズの組み合わせには限らない。
【００１１】  次に、集光された光をプリズム３に通す。図面ではその１例として三角プリズムを用いて示しているが、これも入射光全てを分光出来るプリズムであればどのような形態でもよく、必ずしも三角プリズムには限らない。
【００１２】  集光した光は、集光したとはいえある幅を持つ。したがって、これを分光してもその両端で分光された光も幅を持ってしまい、効率が下がってしまう。そこで、プリズムの下に凸レンズ４を設置する。これによってその幅を無視できるようになり、効率を維持できる。
【００１３】  以上のように分光された光を、それぞれの波長に応じた太陽光パネルで受光出来るように太陽光パネルを設置する。その方法としては、原理はタンデム型太陽電池そのままに、その設置方法を、重ねるのではなく横に並列に置くようにすればよい。図２はその模式図であり図１、図３でも太陽光パネル５はそのように示している。
【００１４】  さて、以上ではこのシステムに垂直に入射する光を仮定して説明したが、実際の太陽高度は常に変化する。このシステムではレンズやプリズムを重ねて用いるため、入射角度によってそれらを制御しなければならない。現実的に考えると、レンズやプリズムの位置を常に変化させるよりもシステム全体を動かす方が効率的である。これには太陽の追尾が必要になるが、その制御を簡単にするために少し工夫をする。説明のために、互いに直行したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を用い、ｚ軸をシステムの鉛直方向と定義する。
【００１５】  まず、レンズやプリズムをｘ軸に垂直な断面で常に図３のようになるレンズおよびプリズムを用意する。つまり、レンズはメガネのレンズなものではなく、図１のように棒状のレンズを用い、設置する。こうすれば断面は図３のようになる。そこうすることで、入射光のｘ軸方向の変化は無視でき、ｙ軸方向の変化だけを追尾すればよいことになる。
【００１６】  ただし、このままではｘ軸方向の傾きがあるとシステムの端から分光した光が逃げ出してしまう。もちろん、同様に横から入ってくる光もあるが、これは分光されておらず、変換効率の低下を招く。そこで図４のように、システムの両端に反射鏡６を設けることで、分光した光を逃がさないようにすることが出来る。
【００１７】  例えば、太陽は東西方向の変化が主であるため、東西方向をｘ軸、南北方向をｙ軸にとれば、南北方向、すなわちシステムを上下方向に動かすだけで良いため、制御がとても簡単になる。これは屋根が南側に傾いていれば出来ることであり、もちろん屋根の傾く方向はさまざまであるが、いずれにしてもその面で太陽が一番大きく変化する方向にｘ軸をそろえれば制御は簡単になる。
【００１８】  以上をまとめると本発明の実施の形態は、平行光を平行光へ集光する棒状のレンズの下にプリズムを設け、その下に棒状の凸レンズを設置し、分光された光に応じて太陽光パネルを配置して、そのシステムの両端に反射鏡を設けてｙ軸方向の太陽高度を追尾しながらシステムを動かすというものである。
【符号の説明】
【００１９】１  集光のための凸レンズ
２  集光のための凹レンズ
３  プリズム
４  凸レンズ
５  太陽光パネル
６  反射鏡
７  入射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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