(57)【要約】  【課題】  光が太陽電池表面に入射する角度が大きくなれば、反射率が大きくなり変換効率が低下する。斜めから入射する光も、太陽電池表面にできる限り垂直に入射する様な、変換効率の高い太陽電池モジュールが求められている。    【解決手段】  透明板の片面に第１レンズアレイを有し、前記透明板の他面に第２レンズアレイを有し、前記第１レンズアレイの各々のレンズの光軸と前記第２レンズアレイの各々のレンズの光軸が略一致し、前記第２レンズアレイの表面に接して太陽電池を設ける事を特徴とする。これにより、入射角度にも入射位置にもよらず変換効率の高い集光型太陽電池モジュールを提供できる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明板の片面に第１レンズアレイを有し、前記透明板の他面に第２レンズアレイを有し、前記第１レンズアレイの各々のレンズの光軸と前記第２レンズアレイの各々のレンズの光軸が略一致し、前記第２レンズアレイの表面に接して太陽電池を設ける事を特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第１レンズアレイおよび第２レンズアレイが単レンズアレイである事を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第１レンズアレイおよび第２レンズアレイがシリンドリカルレンズアレイである事を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変換効率を向上できる集光型太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、電卓、家庭の屋根、車、発電所などに広く利用されている。太陽電池の変換効率を高くするには、太陽電池表面における光の反射率を小さくし、多くの光を太陽電池に導く事が重要である。光が太陽電池表面に入射する角度が大きくなれば、反射率が大きくなり効率が低下する。斜めから入射する光も、太陽電池表面にできる限り垂直に近く入射する様に変換する事が望まれる。
【０００３】
変換効率を改善するために、集光レンズを設けて効率を改善する太陽電池が提案されている（特許文献１および特許文献２を参照）。しかしながら、集光レンズだけでは、光の入射角度がある程度大きくなれば、太陽電池表面への入射角も大きくなり、反射率が大きくなる。
【０００４】
そこで、太陽電池表面の上に、図５に示す様な光学素子を設置して、変換効率をより改善するモジュールが提案されている（特許文献３を参照）。図５において、５０１は光学素子、５０２はその光軸、５０３および５０４は屈折面、５０５は太陽電池、５０６は被覆剤である。図５の光線Ａの様に、斜めから入射した光は、屈折面５０３および５０４で屈折する事で、太陽電池５０５には小さい角度で入射する。従って、変換効率を高める事ができる。
【０００５】
しかしながら、図５の光線Ｂの様な入射光は、屈折面５０４への入射角が大きくなり透過率が低下する。また、入射角があまり大きくなれば（一般には４５度程度）全反射により光が透過しない。すなわち、光が屈折面５０３に入射する位置によっては変換効率が低下する。屈折面５０４に反射防止膜を設けても、広い角度範囲で反射率を低下させるには限界がある。入射位置によらず変換効率の高い太陽電池モジュールが求められる。
【特許文献１】特開平６−３７３４４号公報
【特許文献２】特開平８−３３０６１９号公報
【特許文献３】特開２００５−２８５９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、入射角度にも入射位置にもよらず変換効率の高い太陽電池モジュールを提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の太陽電池モジュールは、透明板の片面に第１レンズアレイを有し、前記透明板の他面に第２レンズアレイを有し、前記第１レンズアレイの各々のレンズの光軸と前記第２レンズアレイの各々のレンズの光軸が略一致し、前記第２レンズアレイの表面に接して太陽電池を設ける事を特徴とする。これにより、入射角度にも入射位置にもよらず変換効率の高い集光型太陽電池モジュールを提供できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の太陽電池モジュールは、第１レンズアレイに入射した光は、屈折して集光され、小さい角度で第２レンズ面に入射する。太陽電池は第２レンズアレイに接して形成されているので、入射角は小さく変換効率を高くする事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
【００１０】
図１は、本発明の実施形態１における太陽電池モジュールの断面図である。図１において、１０１は光学素子、１０２は光軸、１０３は第１レンズアレイ、１０４は第２レンズアレイである。第１レンズアレイ１０３の光軸と第２レンズアレイ１０４の光軸は略一致している。１０５は太陽電池であり、第２レンズアレイ表面１０４に接して設置されている。あるいは、表面１０４の上に直接に太陽電池が形成される。１０４の様な曲面にも薄膜太陽電池は形成する事ができる。
【００１１】
図１の光線ＡおよびＢは、第１レンズ表面への入射位置が異なるが、共にレンズ表面１０３で屈折して、表面１０４に向かって集光される。表面１０４、すなわち、太陽電池表面もレンズ形状をしているので、光線ＡおよびＢは小さい角度で太陽電池に入射する。従って、反射率が小さく変換効率を高くする事ができる。
【００１２】
第２レンズアレイと太陽電池の間に反射防止膜を設ける場合も、余り広い範囲の角度を考慮する必要がないので、膜設計や膜形成が比較的容易になる。
【００１３】
図２は、本発明の実施形態１の太陽電池モジュールの斜視図である。第１レンズアレイも第２レンズアレイも単レンズのアレイである。この図２の構成では、東西南北のどの方向から入射する光に対しても変換効率を向上できる。
（実施形態２）
【００１４】
図３は、本発明の実施形態２の太陽電池モジュールの斜視図である。第１レンズアレイも第２レンズアレイもシリンドリカルレンズのアレイである。この図３の構成では、東西のどの方向から入射する光に対しても変換効率を向上できる。南北方向の入射光の変化には効果がないが、単純な平面太陽電池よりは変換効率を向上できる。
（実施形態３）
【００１５】
従来の図５と同様に、第１レンズアレイ表面に被覆剤を設ける事もできる。図４に、実施形態３の太陽電池モジュールの断面図を示す。図４において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。１０６は被覆剤である。光学素子１０１がポリカーボネートでできていれば屈折率は約１．５８である。その場合は被覆剤にはＰＭＭＡなどを用いる事ができ、屈折率は約１．５である。図４の光線ＡおよびＢに示す様に、図１と同様に太陽電池表面への入射角を小さくして、変換効率を向上できる。
【００１６】
以上に開示した実施形態１〜３はいずれも本発明の一例を示したに過ぎず、本発明はこれらの実施形態により制限的に解釈されない。本発明の範囲は上記の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の太陽電池モジュールの利用分野は特に限定はないが、一般家庭の屋根、車、発電所に設置する太陽電池に有用である。また、光の方向を気にせずに電力を得られるので、電卓などの携帯機器に対しても応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１における太陽電池モジュールの断面図。
【図２】本発明の実施形態１における太陽電池モジュールの斜視図。
【図３】本発明の実施形態２における太陽電池モジュールの斜視図。
【図４】本発明の実施形態３における太陽電池モジュールの断面図。
【図５】従来の太陽電池モジュールの断面図。
【符号の説明】
【００１９】
１０１    光学素子
１０２    光軸
１０３    第１レンズアレイ
１０４    第２レンズアレイ
１０５    太陽電池
１０６    被覆剤
５０１    光学素子
５０２    光軸
５０３    屈折面
５０４    屈折面
５０５    太陽電池
５０６    被覆剤
【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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