【手続補正書】
【提出日】平成21年6月16日(2009.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電システムであって、
ａ）既存の太陽パネル取付けハードウェアと結合するような構造である少なくとも一つのインターフェイスを有する支持体構造体と、
ｂ）前記支持体構造体に対して移動可能であるように前記支持体構造体と結合された複数の光起電性集光器モジュールと、
ｃ）前記太陽光発電システムと動作可能なように結合された自己電力源と、
を備え、
各集光器モジュールが、
ｉ．少なくとも一つの光起電性受光器と、
ii．入射する光を少なくとも一つの対応する光起電性受光器上に光学的に集光する少なくとも一つの光学的集光器と、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
太陽光発電システムであって、
ａ）支持体構造体と、
ｂ）前記支持体構造体に対して独立して移動可能であるように前記支持体構造体によって支持された複数の光起電性集光器モジュールと、
ｃ）前記モジュールの光軸に平行である少なくとも一つフィンを備える熱消散素子であって、前記モジュールが関節式に動作するときに該モジュールによって掃引される前記モジュールの体積であって光学系において入射光線が存在する前記集光器の体積と交差している体積内に少なくとも部分的に配置されている熱消散素子と、
を備え、
各集光器モジュールが、
ｉ．少なくとも一つの光起電性受光器と、
ii．入射する光を少なくとも一つの対応する光起電性受光器上に集光する少なくとも一つの光学的素子と、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項３】
太陽光発電システムを提供するための方法であって、
既に存在する非集光型平面太陽パネルに適合可能な形状因子を有するように太陽光発電システムの支持体構造体を構成するステップを含み、
前記太陽光発電システムが、
ａ）支持体構造体と、
ｂ）少なくとも一つのモジュールが前記支持体構造体に対して移動可能であるように前記支持体構造体によって支持された複数の光起電性集光器モジュールと、
を備える太陽光発電システムを提供するための方法。
【請求項４】
太陽光発電システムを設置するための方法であって、
ａ）平面太陽パネルための取付けハードウェアを提供するステップと、
ｂ）前記平面太陽パネルのための取付けハードウェアに適合可能な形状因子を有する太陽光発電システムを提供するステップと、
ｃ）前記平面太陽パネルための取付けハードウェアを使用して前記太陽光発電システムを設置するステップと、
を備え、
前記太陽光発電システムが、
ｉ．静止した剛性の支持体構造体と、
ii．該静止した剛性の支持体構造体上に移動可能に支持された複数の光起電性集光器モジュールと、
を備えることを特徴とする太陽光発電システムを設置するための方法。
【請求項５】
光起電性集光器モジュール組立体であって、
ａ）フレームと、
ｂ）前記フレームに対して関節式に動作するように前記フレームに取付けられた一連の光起電性集光器モジュールと、
ｃ）前記組立体に機能上結合され、入ってくる太陽光の方向に基づいて少なくとも一つの前記モジュールを移動させる追跡システムと
ｄ）前記追跡システムと機能上結合した電力源と、
を備え、
各集光器モジュールが、
ｉ．入射する太陽光を電気エネルギーに変換する少なくとも一つの光起電性受光器と、
ii．入射する光を前記光起電性受光器に集光する少なくとも一つの光学素子と、
を備えることを特徴とする光起電性集光器モジュール組立体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】個々の関節動作式集光素子を有する平面集光型光起電性太陽電池板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムと光起電性集光器モジュールと関連する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池板は、一般的に周知である。より多くの電力を生み出し且つ／又はコストを低減する太陽電池板を生産することが望まれている。
【０００３】
一つのアプローチとして、例えば２５％効率の電池を使用することから例えば３７％効率の電池を使用することに製品設計を変更するなど効率の良い太陽電池を使用することによってパネル当りより多くの電力を生み出すための試みが行われてきた。
【０００４】
別のアプローチとして、ほぼ同じ電力をなお生み出しながらも、より小さい太陽電池が使用されることが出来るように、太陽光を集光することが行われてきた。先行技術は、様々な程度にこの原理を用いるために試みられてきた光起電性太陽集光器を発達させてきた。
【０００５】
今まで、光起電性太陽集光器は、一般に、二つのアプローチのうちの一方を採用してきた。すなわち、光を中心点に反射する大きな反射性ボウル又はお皿又は関節動作式ミラーの領域を形成し、そこで電力に変換されるアプローチ（例えば、オーストラリアのＶｉｃｔｏｒｉａ州のソーラシステム社の及びＧｒｏｓｓらの、米国特許第２００５／００３４７５１号によって）か、又は多数の小さな集光器を太陽を追跡するように剛的に関節式に動作する大きなパネル内にきつく詰め込む（例えば、Ｃｈｅｎの米国公開第２００３／００７５２１２号又はＳｔｅｗａｒｔの米国公開第２００５／００８１９０８号によって）アプローチを採用してきた。また、Ｍａｔｌｏｃｋらの参考文献（米国特許第４，０００，７３４号明細書）も参照されたい。これは、反射体の線形焦点に配置された加熱管の周りを動くように取付けられた細長い反射体と追跡機構とを開示している。
【０００６】
先行技術に現れた最近の第三のアプローチ（Ｆｒａａｓらの米国特許出願公開第２００３／０２０１００７号公報）は、集光の利点を一般の太陽電池板の形状因子の利便性と結合する試みである。Ｆｒａａｓらは、コスト、性能、利便性の問題を解決することを試みる複合的なアプローチを示している。
【０００７】
平面太陽集光器を生産するためのアプローチは、”ｌａｚｙ  ｓｕｓａｎ”（回転盆）の回転リング（Ｃｌｕｆｆの米国特許第４，２９６，７３１号明細書）内に列をなす小さい集光器を配置することであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、先行技術の太陽集光器に存在する一又は二以上の問題に打ち勝ち且つ／又は多少なりとも解決するために単独又は組合わせることにより非常に有益な多くの解決方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
例えば、本発明は、好ましい実施形態では、従来の太陽電池板とほぼ同じ大きさとなり得る集光型太陽電池板を提供することが可能となる。別の例示として、本発明は、多くの典型的な実施形態において同等な大きさの太陽電池板より等しいか又はそれ以上の電力を生み出すことが出来る。
【００１０】
さらに別の例示のように、本発明は、必要に応じて従来の平面パネルの取付け技術の使用を可能とすることが出来る。
【００１１】
さらに別の例示のように、本発明の多くの実施形態は、個々の集光器光が互いに隣接して詰め込まれるのではなく、それら個々の集光器が所定の位置に移動して太陽を追跡するために束縛を受けないように、且つそれら個々の集光器が日中及び年中の大部分を通して互いに遮光されることが無いように操作されるように、必要に応じて個々の集光器の間に若干の間隔を残しておいてもよい。この発明は、パネルが、全体のパネルを太陽に指向させなければならないのではなく、屋根に配置することを可能とし、且つ太陽光に対してそれら集光器の全体の日々の露光量を増加させることによって個々の集光器のよりコスト効率の良い使用を可能とさせている。
【００１２】
これらのアイデアは、飛躍的な発明となる、なぜならそれらのアイデアは、それら太陽電池板のより高い変換効率及びより低いコストを備えた集光型太陽電池板が、従来の平面パネル太陽によって現在支配された市場に進出し、コストを大幅に削減し且つ太陽パネルの発達の加速力を市場内で増加させることを可能とさせる。好ましい実施形態では、これにより、現在の平面パネル太陽設置者が既存の取付けハードウェアと設置技術、さらに売り上げ及びマーケティング技術を使用して集光型太陽を展開することを可能とさせる。こうして、本発明は、集光型太陽パネルの利点（例えば、コスト面の利点）を従来の平面光起電性パネルの市場受容性及び形状因子の利点と組み合わせている。
【００１３】
本発明の一形態によると、太陽光発電システムは、支持体構造体と複数の光起電性集光器モジュールと自己動力源とを含んでいる。複数の光起電性集光型モジュールが、支持体構造体に対して移動可能であるように支持体構造体に結合されている。支持体構造体は、既存の太陽電池板取付けハードウェアと結合するための構造である少なくとも一つのインターフェイスを含んでいる。各モジュールは、少なくとも一つの光起電性受光器と、入射する光を少なくとも一つの対応する光起電性受光器上に光学的に集光する少なくとも一つの光学的集光器とを備えている。自己電力源が、太陽光発電システムと機能上結合されている。
【００１４】
本発明の別の形態によると、太陽光発電システムは、支持体構造体と複数の光起電性集光器モジュールと熱消散素子とを含んでいる。複数の光起電性集光器モジュールが、支持体構造体に対して独立して移動可能であるように支持体構造体によって支持されている。各モジュールは、少なくとも一つの光起電性受光器と、入射する光を少なくとも一つの対応する光起電性受光器上に集光する少なくとも一つの光学素子とを含んでいる。熱消散素子は、モジュールの光学素子の光軸と平行である少なくとも一つのフィンとを含んでいる。熱消散素子は、モジュールが関節式に動作されるときにモジュールによって掃引されるモジュールの体積であって光学系において入射光線が存在する集光器の体積と交差する体積内に少なくとも部分的に配置されている。
【００１５】
本発明のさらに別の形態によると、光起電性集光器モジュールは、少なくとも一つの光起電性受光器と少なくとも一つの光学的素子と熱消散素子とを含んでいる。少なくとも一つの光起電性受光器は、入射する太陽光を電気的エネルギーに変換する。少なくとも一つの光学的素子は、入射する光を光起電性受光器上に集光する。熱消散素子が、モジュールが関節式に動作されるときにモジュールによって掃引されるモジュールの体積であって光学系において入射光線が存在する集光器の体積と交差する体積内に少なくとも部分的に配置されている。
【００１６】
本発明のさらに別の形態によると、既存の非集光性平面太陽電池板と適合性を有する形状因子を有するような太陽光発電システムの支持体構造体を構成するステップを含む太陽光発電システムを提供する方法が提供される。太陽光発電システムは、少なくとも一つのモジュールが支持体構造体に対して移動可能であるように支持体構造体によって支持された支持体構造体と複数の光起電性集光器モジュールとを含んでいる。
【００１７】
本発明のさらに別の形態によると、１）平面太陽電池板のために取付けハードウェアを提供するステップと、２）平面太陽電池板のための取付けハードウェアと適合可能な形状因子を有する太陽光発電システムを提供するステップと、３）平面太陽電池板のための取付けハードウェアを使用して太陽光発電システムを設置するステップとを含む太陽光発電システムを設置するための方法が提供される。太陽光発電システムは、１）静止した剛性の支持体構造体、及び２）静止した剛性の支持体構造体上に移動可能なように支持された複数の光起電性集光器モジュールを含んでいる。
【００１８】
本発明のさらに別の形態によると、光起電性集光器モジュール組立体は、フレームと光起電性集光器モジュールの配列と追跡システムと電力源とを含んでいる。光起電性集光器モジュールの配列が、モジュールがフレームに対して関節式に動作するようにフレームに取付けられている。各モジュールは、入射する太陽光を電気的エネルギーに変換する少なくとも一つの光起電性受光器と、入射する光を光起電性受光器に集光する少なくとも一つの光学的素子とを含んでいる。追跡システムは、組立体に機能上結合されており、入ってくる太陽光の方向に基づいて少なくとも一つのモジュールを移動させる。電力源が、追跡システムに機能上結合されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に記載された実施形態では、同じ参照符号が複数の実施形態に共通して同じ特徴を記載するために使用されている。
【００２０】
本発明による太陽光発電システムの第一実施形態が、図１Ａ〜図２Ｃに示されている。太陽光発電システム１は、複数の移動可能な太陽集光器モジュール２を含んでいる。各太陽集光器モジュール２は、直径で約２４．１３ｃｍ（９．５ｉｎｃｈｅｓ）である。示されているように、太陽集光器モジュール２は、電気を作るために使用可能なように太陽光を高い強度に集光させるための光学素子として反射体４を含んでいる。反射体４は、集光された太陽光を受光器６に方向付けており、この受光器６は、光を電気に変換する任意の種類の光起電性電気発生器とすることができる一または二以上の太陽電池を含んでいる。
【００２１】
この実施形態では、集光された太陽光は、電気を作るために使用されているが、太陽光は、代替的には、任意の目的、例えば、温水暖房または調理のために使用されることができる。本発明の集光型光起電性の電気発電器は、光を太陽電池上に集光させ、比例して、電池が通常の照明の下で生み出すよりも多量の電気を生み出すために光学系を使用している。
【００２２】
太陽集光器モジュール２に加えて、実施形態は、リンク機構（ｌｉｎｋａｇｅ）１２とモータ１４と制御ユニット１６とフレーム２０と自己電力パネル２２と電気回路２６とを含んでいる。
【００２３】
太陽集光器モジュールは、太陽光を標的上に集光するために、レンズ、反射体、またはソーラトラップのような光学素子を使用する（例えば、反射体４）任意の装置であり、ある程度の有用な機能を実行することができる。
【００２４】
反射体４に加えて、各太陽集光器モジュール２は、さらに、受光器６とヒートシンク７とヨーク機構１０とを含んでいる。図２Ａは、システム１において使用された個々の太陽集光器モジュール２の斜視図を示している一方、図２Ｂは、個々の太陽集光器モジュール２の下方からの斜視図を示している。図２Ａ及び図２Ｂに示された太陽集光器モジュール２は、太陽の位置の情報を電子機器制御ユニット１６に与える、任意選択の追跡センサユニット１８を含むことが可能であり、好ましくはこの追跡センサユニット１８が複数の集光器の一部にのみ、例えば、複数の太陽集光器モジュール２のうちの一つ、二つ、三つ又は四つに設けられている。
【００２５】
個々の太陽集光器モジュール２の反射体４が、丸められた矩形として示されており、実施形態の集光器モジュールが、矩形の格子内に構成されている。代替実施形態では、集光器の反射体は、任意の形状とすることができ、集光器モジュールは、任意のレイアウトに配置されることができ、ダイアモンド形状、六角形状、四角形状、丸い形状、又は楕円形状（図７〜図９参照）が含まれるが、これらに制限されるものではない。図２Ｃに示されるように、入ってくる太陽光５８が、反射体４に反射されて受光器６の方向に向けられている。
【００２６】
記載された本発明は、任意の種類の光起電性装置を使用することができる。光起電性装置には、従来のシリコン太陽電池、いわゆる熱光電池、ハイテクの多接合電池、又は数種類の太陽電池の組み合わせのようなさらに他の技術が含まれるが、これらに限定されるものではない。図１Ａ〜図２Ｃに示された好ましい実施形態は、現在市場に出ている同じ大きさの平面光起電性パネルの出力と同程度の２００ワットピークを超過した電力出力を達成するために、カリフォルニア州シルマーのＳｐｅｃｔｒｏｌａｂ社から商業的に利用可能な三接合電池、または受光器６内の同様なものを使用することを想定している。
【００２７】
太陽電池上に集光された太陽放射の強度のため、電池の温度が、望ましくは冷却システムによって管理されている。より好ましい実施形態は、太陽電池と受光器とを冷却するために受動的なヒートシンク７を使用しているが、本発明は、使用される冷却システムの種類に関して限定されるものではなく、強制空気冷却または強制液体冷却も用いることができる。
【００２８】
ヒートシンク７は、受動的な熱消散のための複数のフィン８と、受光器６を取付けるための平坦な表面と、光が受光器６に達することを可能とさせるような切り欠き９とを含んでいることを特徴としている。図１Ａ及び図２Ａ〜図２Ｃから分かるように、より好ましい実施形態では、完全なヒートシンク７は、フィン８がモジュールの光軸に平行に配置されるように設計されている。このようにして、エッジ（縁部）のみ、例えばヒートシンクのフィン８の厚みのみが、実際に太陽光を遮光している。このことは、集光された太陽光の量をほとんど減少させることなく非常に大きなフィン領域を達成することを可能とさせている。有利には、フィン８の少なくとも一部、より好ましくはフィン８の少なくともほとんどすべてが、集光した照明の下での集光器モジュールの体積すなわち例えば図２Ｃを参照することによって分かるように光線が焦点に向かって収束される体積空間内に位置決めされている。
【００２９】
例示されたモジュールに関して示されるように、この体積空間は、大まかに言うと、反射体４の上方であり且つ受光器６の下方である筒状の領域、並びに受光器の上方の領域の一部を少なくとも含んでいる。より好ましい実施形態では、図２Ｃに示されているように、ヒートシンク７のフィンは、隣接する太陽光５８の光線と平行に整列され且つ集光器モジュールの体積空間内、すなわち「光学的体積」内に配置され、モジュール全体の全体積及び風プロファイルを増加させること無しに大きなフィン領域を可能とさせている。好ましい実施形態では、この配置は、遮られるのが、概ね、フィンの薄いエッジ上に当たる光だけで、全体的な入射する光のほんの一部分を表しているように、フィンを垂直に配置し且つそれらフィンを受光器周りに半径方向に向けて配置することによって成し遂げられている。
【００３０】
この明細書中で使用されているように、用語「光学的体積」は、図２Ｃを参照することにより、そのモジュールが関節式に動作したときにモジュールによって掃引される体積であって光学系において入射光線が存在する集光器の体積空間と交差している体積として規定される。
【００３１】
好ましい実施形態では、中央の対をなすフィンは、リンク機構１２のための機械的な間隔を可能とさせるために厳密な半径方向の向きからわずかに傾けられている。それらフィンは、集光される光線の少量の太陽光を遮る可能性があり、このために、切り欠き９は、これら中央のフィンに近接する反射体の部分からの太陽光を過度に遮ることを回避するように特に形成されている。
【００３２】
図１Ｂ〜図２Ｃに示されるように、システム１における各集光器モジュール２は、集光器モジュール２を保持し且つ関節式に動作するヨーク機構１０を含んでいる。システム１は、一組のヨーク機構１０を駆動させる単純な機械的なリンク機構１２を含んでいるが、本発明は、使用される機構のタイプに関して限定されるものではない。任意の動力伝達装置とリンク機構と機構の組み合わせが使用されることができ、これには、直接駆動、歯車、送りネジ、ケーブル駆動、ユニバーサルジョイント、ジンバル（ｇｉｍｂａｌｓ）、及びフレキシャが含まれているが、これらに限定されるものではない。好ましい実施形態では、それらモジュールは、固定されたグループとして一斉に関節式に動作されるというよりはむしろ、各モジュールがすべて同調して移動し、さらに所定の位置に個々に関節式に動作するように、リンク機構と相互に結合されている。リンク機構１２は、複数の方位角ロッド３０と、複数の仰角ロッド３６とを含んでいる。方位角ロッド３０は、複数の方位角結合リンク３４によって支持された方位角結合ロッド３２に接続されている。仰角ロッド３６は、仰角結合ロッド３８に接続されている。
【００３３】
典型的な実施形態は、望ましくは、電力を発生させるために太陽を指向し且つ追跡するように同調して関節式に動作される個々の集光器を組み込んでいる。典型的な実施形態は、任意の数の追跡アプローチと共に使用してもよく、これには、オープンループの（モデル基づいた）指向と特定の場所のセンサに基づいたクローズドループの指向とパネルの電力出力を最大限に活用することに基づいたクローズドループ指向又は複数のパネルによって共用されるセンサ上に基づいたクローズドループ指向が含まれるが、これらに限定されるものではない。実施形態の制御は、様々な方法で成し遂げることができ、（冷却に基づいた追跡機のような）受動的な制御、パネル一つにつき一つの電子機器制御ユニットを使用する能動的制御又は多数のパネルを制御する単一制御ユニットを使用する能動的制御を含む。
【００３４】
同様に、任意の多数の作動法が、使用されることができ、これには、モータ、ソレノイド、ニチノールワイヤが含まれるが、これらに限定されるものではない。各集光器のための個々の作動装置（例えば、それぞれに対する二つモータ）が存在してもよく、パネルは、単一の作動器セットが二つ以上又はすべての集光器を相互に移動させることを可能とさせるようなリンク機構、ケーブル駆動、または他の機構を使用することができる。同様に、旋廻するための技術は制約されておらず、ベアリング、ブッシング、フレキシャ又は他のアプローチの全てが典型的な実施形態において使用されるのに適している。
【００３５】
図１Ａ〜図２Ｃにおける実施形態では、単一の対をなすモータ１４は、すべての集光器２を一斉に移動させるリンク機構１２を駆動／作動させる。電子機器制御ユニット１６は、モータ１４を駆動させる。図１Ａ〜図２Ｃの好ましい実施形態は、電子機器制御ユニット１６に統合されるようにパネルごとに能動的な電子機器制御を行うアプローチを使用している。
【００３６】
システム１と同様に、典型的な実施形態は、単一装置内、好ましくは従来の太陽電池板とほぼ大きさの装置内に多数の集光素子を統合している。従来のパネルは、多くの場合、７６．２ｃｍ（２．５ｆｅｅｔｓ）から１２１．９２ｃｍ（４ｆｅｅｔｓ）の幅であり、１３７．１６ｃｍ（４．５ｆｅｅｔｓ）から１８２．８８ｃｍ（６ｆｅｅｔｓ）の長さである。しかしながら、装置の大きさは、限定されるものでは無く、現実的な制限内で顧客又はエンドユーザーによって所望される任意の大きさに構成されることができる。上記の制限は、一般に、１５．２４ｃｍ（６ｉｎｃｈｅｓ）×１５．２４ｃｍ（６ｉｎｃｈｅｓ）の小ささから、６０９．６ｃｍ（２０ｆｅｅｔｓ）×６０９．６ｃｍ（２０ｆｅｅｔｓ）の大きさまで又はさらにより大きい大きさまでであり、上限は、実際には、顧客が標的部位を容易に操作し且つ設置することができるものであることに依存するだけである。
【００３７】
例えば、好ましい実施形態は、従来の太陽電池板とほぼ大きさであり、図１Ａ及び図１Ｂにおいてフレーム２０を含んで示されている。フレーム２０は、１２１．９２ｃｍ（４８ｉｎｃｈｅｓ）の幅Ｗと１８２．８８ｃｍ（７２ｉｎｃｈｅｓ）の長さＬであり、システム１が２００ワットピークを超過して発電することを可能としてもよい。
【００３８】
フレーム（又はベース、好ましくは平面であり且つ剛体である）２０は、電子機器制御ユニット１６と、モータ１４と、リンク機構１２と、集光器モジュール２とを保持し、自己電力パネル２２のために取付け位置を提供しており、標準的な太陽電池板取付けハードウェアを使用する実施形態の取付けを提供する。例示を目的として図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、システム１は、２４個の個々の光起電性集光器２を含んでいる。必要に応じてこの集光器よりも多数の又はより少数の集光器２が使用され得る。より多数の又はより少数の集光器が、同様に使用され得る。個々の集光器モジュール２は、好ましくは、近接して隣接するのではなく、離間して配置されていることに留意されたい。この間隔は、例えば、太陽を追跡するときに、個々の集光器の結合された移動を容易にし、また、個々の集光器が相互に概略遮光すること無しに、ユニットがその後に日中と年中の大部分を通して動作し得るので、さらによりコスト効率の良い太陽電池板を容易にする。
【００３９】
様々な構成要素を配線し且つ電気的に接続するアプローチは、光起電性太陽集光分野の当業者に周知である。任意の種々のアプローチが、使用され得る。個々の集光器の出力が、直列に又は並列になるような任意の所望される方法で配線されても良く、いくつかの直列と並列の組み合わせで配線されてもよい。ユニットは全体として、単一の電力出力を有してもよく、二以上の電力出力を有してもよい。様々な方法で個々の集光器を配線することによって、実施形態は、広い範囲の中のどのような電圧と電流でも達成することができる。従来の平面パネルの出力電圧にほぼ匹敵するように構成されることができ、システム配線における損失の減少のようなシステムレベルでの他の利点を達成するために、出力電流における同時変化と共に、より高い電圧（又はさらにより低い）を出力するように構成することができる。一例として、システム１は、集光器モジュール２から発電した電力を配送するための電気回路２６を含んでいる。電気回路２６は、配線（見えない、連続している内側のリンク機構１２）と出力リード線２８とを含んでいる。配線は、集光器モジュール２を電気回路２６内に相互に接続している。対をなす電力出力リード線２８は、発電した電力を集光器モジュール２から配送している。集光器モジュール２は、ほぼ６５ボルトの出力電圧を生み出すために配線を使用して直列に相互に配線されている。この電圧は、電力出力リード線２８の位置において供給される。
【００４０】
当業者は、受光器６内の太陽電池を有害な電圧から防護するためには、バイパスダイオードが一般に望ましいことを知っている。使用される太陽電池の詳細次第で、実施形態は、集光器モジュール当り一のバイパスダイオードを含むこともあれば、いくつかの集光器モジュールがダイオードを共有することもあり、一つのバイパスダイオードが全体のユニットに対して使用されることもある。バイパスダイオードは、ユニットの一部であってもよく、ユニットに対して外付けであってもよい。好ましい実施形態は、集光器モジュール当り一のバイパスダイオードを有している。
【００４１】
本発明の多くの実施形態は、電動の構成要素（例えば、制御ユニット１６及び／又はモータ１４）を使用するので、たとえパネルが、太陽を未だ捕捉し追跡していなくても、それら電動構成要素を動作させるための電力を提供することが望ましい。本発明は、電気を供給するための任意の方法に対応し、これには、以下に示される方法が含まれるが、これらに制限されるものではない。すなわち、１）太陽に指向されない時でさえユニットが発電するわずかな量の電力を使用する方法、２）太陽システムの設備全体の一部として設置された外部電力供給装置によって供給された電力を使用する方法、３）多数の集光器パネルのための電子機器の電力を提供するために従来の太陽電池板を使用する方法、４）従来の太陽電池又は小規模のパネルを集光型パネルそれ自体（例えば、フレームの上部表面上に）に内蔵させて電子機器を動作させるための電力を提供する方法、である。図１Ａ〜図２Ｃの実施形態は、これらアプローチの最後の方法を使用している。電子機器制御ユニット１６は、操作するための電気出力を必要としている。任意の適した電力供給装置が、使用され得る。例示として、この電力は、ユニットのフレーム２０に取り付けられた自己電力パネル２２の太陽電池２３によって例示された実施形態内に供給される。
【００４２】
典型的な実施形態は、様々な方法で取付けられることができる。例えば、図１Ａ〜図２Ｃに示された実施形態は、設置者が従来使用していた任意の技術を使用して標的設備に取付けられることができ、カリフォルニア州、バークレイのＰｏｗｅｒＬｉｇｈｔ社から市販されるＰｏｗｅｒＬｉｇｈｔ（登録商標）ＰｏｗｅｒＧｕａｒｄ（登録商標）システムのような非貫通平坦屋根取付け、住居用屋根のための固定された取付け、緯度傾斜取付け、又は地面への取付けや単軸線追跡機上への取付けさえ用いられる。設置者及び最終消費者は、取付けアプローチが、それら設置者及び最終消費者のために最も理にかなっているものは何でも選択することができる。
【００４３】
太陽発電電力を提供するためのシステム１の使用が、さらに詳細に記載される。実施形態が所望された定格電力出力を生み出すようにするために、個々の集光器モジュール２が、太陽に指向されている。この太陽への指向は、一つのアプローチによれば、以下のように達成されることができる。追跡センサユニット１８は、太陽の位置を感知し、指向誤差シグナルを電子機器制御ユニット１６に提供する。すると、電子機器制御ユニット１６は、リンク機構１２を移動させるために、指向誤差を計算し、必要に応じて駆動電流をモータ１４に提供する。リンク機構１２は、ヨーク機構１０を移動させ、これによって集光器モジュール２を太陽に指向させ、好ましくはほんのわずかな度数の精度で指向させる。
【００４４】
電子機器制御ユニット１６内のソフトウェアは、日の出と日の入り、雲天、及び操作のための十分な電力を欠いているような事象の際に正しい動作を保証するために役立つ。ソフトウェアは、また、望ましくは、予め受信されたデータなどに基づいて太陽の位置のオープンループ予測を実行する。
【００４５】
次に、本発明による太陽光発電システムのいくつかの代替実施形態を説明する。
【００４６】
図３は、本発明による太陽光発電システム１００の代替実施形態の斜視図を示している。システム１００における代替実施形態は、個々の集光器モジュールを相互に密集させるのではなく、個々の集光器モジュール２の間に若干の間隔を空けている。モジュールがさらに離間して配置されると、隣接するモジュールによって遮光されること無しに日中及び年中の大部分を通して動作することができるので、ユニット全体としては生み出される電力が少なくなるが、各個々のモジュールのコスト効率はより高くなり得る。これにより、受光器６と集光器モジュール２の使用を効率的にさせるが、フレーム２０とモータ１４とリンク機構１２と電子機器制御ユニット１６などの使用の効率は低くさせる。
【００４７】
したがって、モジュール間の光学的間隔は、期待される年間の太陽放射エネルギー、期待される電気使用料金、フレーム、リンク機構、受光器、及びモジュールの相対的コストなどのような要因次第で決まる。
【００４８】
図４は、本発明による太陽光発電システム１１０の代替実施形態の斜視図を示している。システム１１０は、モジュール２を小さいグループ５６で一緒に移動させる。システム１１０は、六つのモジュール２からなるグループ５６を四つ有している。ユニットの外側のフレーム２０は、依前として固定されており、システム１１０全体は依前として平坦になっているが、各グループ５６における個々のモジュール２は、同じグループにおけるそれら隣接するモジュールに対して固定された関係で移動する。しかしながら、モジュールグループ５６は、それらモジュールグループが全て同様に移動するように、部品点数が減少したバージョンのリンク機構１２によって、各モジュールグループが相互に結合された状態で依前として個々に移動する。
【００４９】
図５Ａは、本発明による光起電性電力システム１２０（配線２４を見えるようにするために支持体構造体は図示されていない）の代替実施形態のための電力回路の回路図を示している。好ましい実施形態の電力回路２６は、図５Ａに示されるように、直列接続であり、好ましくは配線２４と電力出力リード線２８とを含んでいる。
【００５０】
図５Ｂは、作動モータ１４と制御ユニット１６とを含んでおり、関連した支持体構造体が示された状態の太陽光発電システム１２０の一部分の拡大斜視図を示している。電子機器制御ユニット１６は、モータ１４を駆動する。電子機器制御ユニット１６は、動作のために電力を必要とする。任意の適した電力供給装置が、使用され得る。例示として、例示された実施形態では、この電力が、ユニットのフレーム２０に取付けられた自己電力パネル２２の太陽電池２３によって供給されている。一つの太陽電池２３の拡大部が、図５Ｂに示されている。
【００５１】
図６Ａは、図５Ａに例示された集光器モジュール１２２の側面からの斜視図を示している。図６Ｂは、図６Ａに例示された集光器モジュール１２２の下方からの斜視図を示している。モジュール１２２は、単一の対をなす冷却フィン８のみを有するより単純なヒートシンク１２７を有している。示されるように、ヒートシンク１２７は、対をなす半円のフィン８と隙間９を含んでおり、隙間により反射体４からの光が受光器６内の太陽電池に達することを可能とさせている。より単純なヒートシンク１２７により、本発明の他の特徴がより容易に見えるようになることから、後続の図ではヒートシンク１２７をここで示されているものとしている。
【００５２】
図７は、本発明による太陽光発電システム１３０の代替実施形態の斜視図を示している。システム１３０は、複数のモジュール１３２を含んでいる。各モジュール１３２は、ダイアモンド形状である反射体１３４を有している。
【００５３】
図８は、本発明による太陽光発電システム１４０の代替実施形態の斜視図を示している。システム１４０は、複数のモジュール１４２を含んでいる。各モジュール１４２は、六角形の形状である反射体１４４を有している。
【００５４】
図９は、本発明による太陽光発電システム１５０の代替実施形態の斜視図を示している。システム１５０は、複数のモジュール１４２を含んでおり、本発明の別の潜在的な特徴を示している。「波型」の側壁５４は一つの選択肢であり、取付けられた時にユニットのより密集した配置を可能とさせ、一定の空間における最大限の電力生産の密度（生産性）を可能とさせる。代替実施形態のように、本発明は、また、側面だけのように一対の壁にのみ波型の側面壁５４を供給する一方、パネル列全体として整然とした縁部とするため又は設置を容易にするために端部を直線状のままにすることもできる。設置後の電力密度（生産性）を改良するために波型のフレームを使用する可能性は、本発明の請求項に含まれる。
【００５５】
図１０は、代替的な共用制御のアーキテクチャ（基本設計概念）１６０の線図を示している。アーキテクチャ（基本設計概念）１６０は、共用制御モジュール１６３に接続された三つのパネル１６１を含んでいる。
【００５６】
記載される本発明は、代替実施形態として、任意の種類の集光型素子を使用することができ、これには、従来のレンズ、フラネルレンズ、放射物の又は他の反射体、及び反射リング集光器、複合の放物線集光器、又はさらに様々なソーラトラップ（例えば、ピラミッド形の反射体）のような他の特許権を有する技術が含まれるが、これらに制限されるものではない。
【００５７】
次に、いくつかの任意選択の特徴を説明する。
【００５８】
図１１は、図５Ａに参照された光起電性電力システム１２０のための任意選択の防護透明カバー５０を示している。カバー５０は、ガラス、ポリカーボネート、アクリルのような材料から作られることができる。カバー５０は、望ましくは全体のパネル／ユニットを覆っている。
【００５９】
図１２は、図５Ａに例示された個々の集光器モジュール１２２上の任意選択の防護透明カバーパネル５２を示している。カバーパネル５２は、ガラス、ポリカーボネート、又はアクリルのような材料から作られることができる。一又は二以上の個々の集光器１２２をカバーパネル５２で覆うことができる。
【００６０】
すべての上述の特許権及び特許出版物は、すべての目的のためにそれら特許権及び特許出版物それぞれの全体において本願と一体のものとして参照される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１Ａ】本発明による太陽光発電システムの実施形態の上方からの斜視図を示している。
【図１Ｂ】図１Ａにおける太陽光発電システムの下方からの斜視図を示している。
【図２Ａ】図１Ａにおける太陽光発電システムに例示された集光器モジュールの側面からの斜視図を示している。
【図２Ｂ】図２Ａに例示された集光器モジュールの下方からの斜視図を示している。
【図２Ｃ】入ってくる太陽光に対して図２Ａに例示された集光器モジュールのヒートシンクのフィンの向き合わせを示している。
【図３】本発明による太陽光発電システムの代替実施形態の斜視図を示している。
【図４】本発明による太陽光発電システムの代替実施形態の斜視図を示している。
【図５Ａ】本発明による太陽光発電システムの代替実施形態のための電力回路の回路図を示している。
【図５Ｂ】作動モータと制御ユニットを含んでいる図５Ａに参照された太陽光発電システムの部分の拡大斜視図を示している。
【図６Ａ】図５Ａに例示された集光器モジュールの側面からの斜視図を示している。
【図６Ｂ】図６Ａに例示された集光器モジュールの下方からの斜視図を示している。
【図７】本発明による太陽光発電システムの代替実施形態の斜視図を示している。
【図８】本発明による太陽光発電システムの代替実施形態の斜視図を示している。
【図９】本発明による太陽光発電システムの代替実施形態の斜視図を示している。
【図１０】代替的な共用の制御のアーキテクチャ（基本設計概念）の線図を示している。
【図１１】任意選択で設け得る図５Ａに参照された太陽光発電システムのためのカバーを示している。
【図１２】任意選択で設け得る図５Ａに例示された集光器モジュールのためのカバーを示している。