JP6855916B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電パネルへの入射効率を向上させることができる光照射装置に関する。

近年、二酸化炭素の排出量の低減のため、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）の導入に注目が集まっている。これらの電気自動車の中には、ルーフに発電パネルを取り付け、走行中や停車中でも、給電を可能としたものがある。

ルーフに発電パネルを備える電気自動車は、太陽光が照射されることによる給電以外に、たとえば、充電ステーションに立ち寄って給電することがある。充電ステーションには、発電パネルに光を照射する光照射装置が備えられている。充電ステーションでは、光照射装置から発電パネルに光を照射し、発電パネルが発生する電力によって給電する。

一般的に、太陽光発電パネルは太陽光（平行光）を照射することを前提に構成されている。ところが、充電ステーションの光照射装置からは、たとえばレーザ光などの人工的な拡散光が照射される。

発電パネルの発電効率は、太陽光を照射したときよりも人工的な拡散光を照射したときの方が低下する。太陽光は光の強度分布が均一であるが、人工的な拡散光は光の強度分布が不均一だからである。

人工的な拡散光を照射したときの発電効率を低下させないためには、特許文献１に記載されているように、拡散光を均一な強度分布の光に変換して発電パネルに照射する光学系を用いることが考えられる。

特開２００５−１８０１３号公報

しかし、充電ステーションの光照射装置に、引用文献１に記載されているような光学系を設置すると、光照射装置の大型化を招くとともに、充電ステーションの設置コストが大幅に増加する。

また、一般的に、発電パネルの受光面の形状は四角形であるので、充電ステーションの光照射装置に、引用文献１に記載されているような光学系を用いても、発電パネルの受光面から外れて照射される光が生じる。引用文献１に記載されているような光学系では発電パネルに照射される光の強度分布が完全に均一なトップハット型の形状にはならないからである。発電パネルの受光面から外れて照射される光は、発電パネルの発電には寄与しないため損失となり、発電パネルの入射効率が低下する。

さらに、引用文献１に記載されているような光学系は、光源から入射されるすべての光が透過するために、光学系による透過損失および反射損失という光の損失が生じる。これらの損失も発電パネルの入射効率を低下させる要因となる。

本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解消するために成されたものであり、発電パネルに入射される光の損失を最小限にして、発電パネルへの入射効率を向上させることができる光照射装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するための光照射装置は、複数のレーザ光源と均一化機構とを有する。複数のレーザ光源は、特定の強度分布を持つレーザ光を発電パネルに向けて照射する。均一化機構は、複数のレーザ光源の内の特定のレーザ光源と発電パネルとの間に介在しレーザ光の強度分布を均一化する。複数のレーザ光源からは発電パネルのそれぞれの領域にレーザ光が照射される。均一化機構が介在される特定のレーザ光源は、発電パネルの外周領域にレーザ光を照射するレーザ光源である。特定のレーザ光源のレーザ照射強度は、他のレーザ光源のレーザ照射強度よりも小さい。

以上のような構成を有する光照射装置によれば、発電パネルに入射される光の損失を最小限にして、発電パネルへの入射効率を向上させることができる。

光照射装置を備える充電ステーションの概略構成図である。 実施形態１に係る光照射装置の構成図である。 実施形態１に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。 実施形態２に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。 実施形態３に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。 実施形態４に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。 実施形態５に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。 実施形態６に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。 実施形態７に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。 従来の光照射装置で発電パネルを照射した状態の比較例を示す図である。

次に、図面を参照しながら本発明に係る光照射装置の実施形態を、［実施形態１］から［実施形態７］に分けて説明する。図１は、光照射装置を備える充電ステーションの概略構成図である。

近年、ルーフに発電パネルを備える電気自動車の開発が進められている。この種の電気自動車の充電は、充電ステーションにおいて、光照射装置から発電パネルに光を照射することによって行う。

図１に示すように、充電ステーション１００は電気自動車１１０を充電させるための充電スペース１２０を有する。充電スペース１２０には、光照射装置２００を設置してある。電気自動車１１０のルーフには、発電パネル３００が設けてある。

電気自動車１１０を充電させるときには、充電スペース１２０に電気自動車１１０を入庫し、充電を指示する。充電の指示がされると、光照射装置２００から発電パネル３００に特定の（たとえば正規分布の）強度分布を持つレーザ光２５０が照射される。発電パネル３００は照射されているレーザ光２５０によって発電し、電気自動車１１０に給電する。

［実施形態１］
図２は、実施形態１に係る光照射装置の構成図である。

光照射装置２００は、レーザ光源２１１−２１９と均一化機構２３１−２３８とを有する。レーザ光源２１１−２１９は、特定の強度分布を持つレーザ光を発電パネル３００に向けて照射する。ここで、特定の強度分布とはたとえば正規分布状の強度分布である。強度分布が正規分布であると、レーザ光の強度は、その光軸を中心として放射状に弱くなる。したがって、正規分布のレーザ光は、発電パネル３００の所定の領域に集中的に照射できるので、所定の領域を外れて漏れる光の損失を少なくすることができる。なお、実施形態１では、レーザ光の強度分布として正規分布を例示するが、レーザ光の強度分布は正規分布には限られず、正規分布以外の任意の分布であっても良い。

均一化機構２３１−２３８は、レーザ光源２１１−２１８と発電パネル３００との間に介在しレーザ光の強度分布を均一化する。したがって、レーザ光源２１１−２１８は均一化機構２３１−２３８を介して発電パネル３００に向けてレーザ光を照射し、レーザ光源２１９は均一化機構を介さずに直接発電パネル３００に向けてレーザ光を照射する。ここで、均一化機構２３１−２３８としては、たとえば回折型光学素子を用いることができる。均一化機構２３１−２３８は、単にレーザ光の強度分布を均一化するだけではなく、レーザ光の形状を放射状からトップハット型の形状に変化させる。均一化機構２３１−２３８を通過した光の照射領域を発電パネル３００の受光面に合わせやすくなる。

複数のレーザ光源２１１−２１９からは発電パネル３００のそれぞれの領域にレーザ光が照射される。実施形態１の発電パネル３００は、格子状に配置された複数の発電セル３１１−３１９から構成される。レーザ光源２１１−２１８からのレーザ光は、均一化機構２３１−２３８を介して発電パネル３００の外周領域、すなわち発電パネル３００の最外周に位置する発電セル３１１−３１８にそれぞれ照射される。一方、レーザ光源２１９からのレーザ光は、発電パネル３００の中心に位置する発電セル３１９に直接照射される。このように、発電セル３１９に直接照射するレーザ光源２１９を設けることによって、均一化機構による損失がなくなるので、発電パネル３００への入射量が増加する。

均一化機構２３１−２３８が介在される特定のレーザ光源２１１−２１８は、発電パネル３００の外周領域にレーザ光を照射する。これらのレーザ光源２１１−２１８のレーザ照射強度は、レーザ光源２１９のレーザ照射強度よりも小さくしてある。好ましくは、レーザ光源２１１−２１８のレーザ照射強度は、レーザ光源２１９のレーザ照射強度の６０〜９５％の大きさである。特定のレーザ光源２１１−２１８の下側に位置する発電セル３１１−３１８には、中心部に位置するレーザ光源２１９からのレーザ光も照射されることになるので、その大きさを６０〜９５％とすることで、全ての発電セル３１１−３１９のレーザ照射強度が均一化される。一方、その大きさが６０％未満であると、特定のレーザ光源２１１−２１８のレーザ照射強度が小さくなりすぎるので、発電パネル３００としての出力が低下する。このように、レーザ光源２１１−２１８のレーザ照射強度を小さくすると、発電パネル３００の最外周に位置する発電セル３１１−３１８から外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失を減少させることができる。

また、各発電セル３１１−３１９に照射されるレーザ光の照射領域は、各発電セル３１１−３１９の面積よりも大きくしている。このように、レーザ光の照射領域を各発電セル３１１−３１９の面積よりも大きくすると、各発電セル３１１−３１９の全面にレーザ光源２１１−２１９からのレーザ光が照射されるので、発電パネル３００としての出力の低下が抑制できる。

また、発電パネル３００の角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７に照射されるレーザ光が、これらの発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の１辺当たり、レーザ光の照射エネルギーの１８％以下となるように、各レーザ光源２１１、２１３、２１５、２１７の照射領域が調整されている。なお、１辺当たりとは、発電パネル３００の外周を形成するそれぞれの発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の１辺である。換言すれば、発電セルと相互に隣接しない辺の１辺である。このように、角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の照射エネルギーの損失を１８％以下とすると、発電パネル３００としての出力の低下を抑制できる。一方、その損失が１８％を超えるときには、均一化機構２３１、２３３、２３５、２３７による損失を加えると、角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７に照射されるレーザ光の照射エネルギーが低下するため、発電パネル３００としての出力が低下する。

発電パネル３００の角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７に照射されるレーザ光の光軸を、角部以外の発電セル３１２、３１４、３１６、３１８、３１９に照射されるレーザ光の光軸と比較して、角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７内において、発電パネル３００の中心方向にオフセットさせることもできる。このように、角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７に照射されるレーザ光の光軸を発電パネル３００の中心方向にオフセットさせると、角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７に照射されるレーザ光の照射エネルギーの損失が少なくなって、入射量が増加する。このため、角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の出力が高まる。

各発電セル３１１−３１９に照射されるレーザ光の照射エネルギーの差は５％以内となるようにしている。このように、照射エネルギーの差を５％以内とすると、各発電セル３１１−３１９間の出力差がほとんどなくなり、各発電セル３１１−３１９の出力を均衡させることができるので、発電パネル３００としての出力が高まる。一方、その差が５％を超えると、各発電セル３１１−３１９の発電量に差が出るため、発電パネル３００としての出力が低下する。

図３は、実施形態１に係る光照射装置２００で発電パネルを照射した状態を示す図である。実施形態１では、発電パネル３００の各発電セル３１１−３１９に図示するようなレーザ照射強度の光を照射している。

発電セル３１１、３１３、３１５、３１７には図２に示したレーザ光源２１１、２１３、２１５、２１７から均一化機構２３１、２３３、２３５、２３７を介して９０％のレーザ照射強度の光が照射される。また、発電セル３１２、３１４、３１６、３１８にはレーザ光源２１２、２１４、２１６、２１８から均一化機構２３２、２３４、２３６、２３８を介して７５％のレーザ照射強度の光が照射される。さらに、発電セル３１９にはレーザ光源２１９から１００％のレーザ照射強度の光が照射される。

図３の場合、各発電セル３１１−３１８の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、１辺当たり１１％である。また、均一化機構２３１−２３８の光透過率は７０％である。

まず、角部の４枚の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の入射効率は、９０％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−１１％（照射エネルギーの損失）×２）＝０．９×０．７×０．７８＝０．４９、すなわち４９％である。

次に、角部の発電セルに挟まれた周辺４枚の発電セル３１２、３１４、３１６、３１８の入射効率は、７５％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−１１％（照射エネルギーの損失））＝０．７５×０．７×０．８９＝０．４７、すなわち４７％である。

最後に、中央部の発電セル３１９の入射効率は１００％である。

したがって、発電パネル３００の全体としての入射効率は、（４９％×４＋４７％×４＋１００％）／（９０％×４＋７５％×４＋１００％）＝（０．４９×４＋０．４７×４＋１．０）／（０．９×４＋０．７５×４＋１．０）＝４.８４／７.６０＝０．６４、すなわち６４％となる。

［実施形態２］
図４は、実施形態２に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。実施形態２では、実施形態１と同様に、発電パネル３００の各発電セル３１１−３１９に図示するようなレーザ照射強度の光を照射している。なお、実施形態２と実施形態１とで異なるのは、各発電セル３１１−３１８の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失が、１辺当たり８％となっていることである。

図４のように各発電セル３１１−３１９にそれぞれのレーザ照射強度のレーザ光が照射された場合、発電パネル３００へのレーザ光の入射効率は次のようにして算出できる。なお、実施形態１と同様に、発電セル３１９にはレーザ照射強度が１００％のレーザ光が照射され、角部の４枚の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７には、レーザ照射強度が９０％のレーザ光が照射され、角部の発電セルに挟まれた周辺４枚の発電セル３１２、３１４、３１６、３１８には、レーザ照射強度が７５％のレーザ光が照射される。また、均一化機構２３１−２３８の光透過率は７０％である。

まず、角部の４枚の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の入射効率は、９０％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（（照射エネルギーの損失））×２）＝０．９×０．７×０．８４＝０．５３、すなわち５３％である。

次に、角部の発電セルに挟まれた周辺４枚の発電セル３１２、３１４、３１６、３１８の入射効率は、７５％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失））＝０．７５×０．７×０．９２＝０．４８、すなわち４８％である。

最後に、中央部の発電セル３１９の入射効率は１００％である。

したがって、発電パネル３００の全体としての入射効率は、（５３％×４＋４８％×４＋１００％）／（９０％×４＋７５％×４＋１００％）＝（０．５３×４＋０．４８×４＋１．０）／（０．９×４＋０．７５×４＋１．０）＝５．０４／７.６０＝０．６６、すなわち６６％となる。

実施形態１と実施形態２とを比較すると、実施形態２の方が各発電セル３１１−３１８の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失が少ない分、発電パネル３００へのレーザ光の入射効率は向上している。具体的には、実施形態１の６４％から実施形態２の６６％へと、２％向上している。

［実施形態３］
図５は、実施形態３に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。実施形態３では、実施形態２と同様に、発電パネル３００の各発電セル３１１−３１９に図示するようなレーザ照射強度の光を照射している。なお、実施形態３と実施形態２とで異なるのは、発電パネル３００の角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７に照射されるレーザ光の光軸を、角部以外の発電セル３１２、３１４、３１６、３１８、３１９に照射されるレーザ光の光軸と比較して、角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７内において、発電パネル３００の中心方向にオフセットしている点である。

このため、角部の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、１辺当たり４％となり、角部以外の発電セル３１２、３１４、３１６、３１８の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、１辺当たり８％となっている。

図５のように各発電セル３１１−３１９にそれぞれのレーザ照射強度のレーザ光が照射された場合、発電パネル３００へのレーザ光の入射効率は次のようにして算出できる。なお、実施形態１と同様に、発電セル３１９にはレーザ照射強度が１００％のレーザ光が照射され、角部の４枚の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７には、レーザ照射強度が９０％のレーザ光が照射され、角部の発電セルに挟まれた周辺４枚の発電セル３１２、３１４、３１６、３１８には、レーザ照射強度が７５％のレーザ光が照射される。また、均一化機構２３１−２３８の光透過率は７０％である。

まず、角部の４枚の発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の入射効率は、９０％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−４％（照射エネルギーの損失）×２）＝０．９×０．７×０．９２＝０．５８、すなわち５８％である。

次に、角部の発電セルに挟まれた周辺４枚の発電セル３１２、３１４、３１６、３１８の入射効率は、７５％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失））＝０．７５×０．７×０．９２＝０．４８、すなわち４８％である。

最後に、中央部の発電セル３１９の入射効率は１００％である。

したがって、発電パネル３００の全体としての入射効率は、（５８％×４＋４８％×４＋１００％）／（９０％×４＋７５％×４＋１００％）＝（０．５８×４＋０．４８×４＋１．０）／（０．９×４＋０．７５×４＋１．０）＝５．２４／７．６０＝０．６９、すなわち６９％となる。

実施形態２と実施形態３を比較すると、実施形態３の方が角部の各発電セル３１１、３１３、３１５、３１７の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失が少ない分、発電パネル３００へのレーザ光の入射効率は向上している。具体的には、実施形態２の６６％から実施形態３の６９％へと、３％向上している。

［実施形態４］
図６は、実施形態４に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。実施形態４では、発電パネル３００が１６枚の発電セル３１１−３２６によって構成されている。実施形態４に係る光照射装置は、図２に示した光照射装置とは異なる構成を有している。

実施形態４に係る光照射装置はレーザ光源を１６個有している。図６の発電セル３２３−３２６に対してレーザ光を照射するレーザ光源には発電パネル３００との間に均一化機構が設けられていない。一方、発電パネル３００の最外周に位置する発電セル３１１−３２２に対してレーザ光を照射するレーザ光源には発電パネル３００との間に均一化機構が設けられている。実施形態４では、発電パネル３００の各発電セル３１１−３２６に図示するようなレーザ照射強度の光を照射している。

図６に示すように、発電セル３１１−３２２にはレーザ光源から均一化機構を介して７０％のレーザ照射強度の光が照射される。また、発電セル３２３−３２６にはレーザ光源から１００％のレーザ照射強度の光が照射される。

図６の場合、各発電セル３１１−３２２の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、１辺当たり８％である。また、均一化機構の光透過率は７０％である。

図６のように各発電セル３１１−３２６にそれぞれのレーザ照射強度のレーザ光が照射された場合、発電パネル３００へのレーザ光の入射効率は次のようにして算出できる。

まず、角部の４枚の発電セル３１１、３１４、３１７、３２０の入射効率は、７０％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失）×２）＝０．７×０．７×０．８４＝０．４１、すなわち４１％である。

次に、角部の発電セルに挟まれた周辺８枚の発電セル３１２、３１３、３１５、３１６、３１８、３１９、３２１、３２２の入射効率は、７０％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失））＝０．７×０．７×０．９２＝０．４５、すなわち４５％である。

最後に、中央部の発電セル３２３−３２６の入射効率は１００％である。

したがって、発電パネル３００の全体としての入射効率は、（４１％×４＋４５％×８＋１００％×４）／（７０％×１２＋１００％×４）＝（０．４１×４＋０．４５×８＋４．０）／（８．４＋４）＝９．２４／１２．４＝０．７５、すなわち７５％となる。

［実施形態５］
図７は、実施形態５に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。実施形態５では、発電パネル３００の各発電セル３１１−３２６に図示するようなレーザ照射強度の光を照射している。なお、実施形態５と実施形態４とで異なるのは、角部の４枚の発電セル３１１、３１４、３１７、３２０には、レーザ照射強度が９０％のレーザ光が照射され、角部の発電セルに挟まれた周辺８枚の発電セル３１２、３１３、３１５、３１６、３１８、３１９、３２１、３２２には、レーザ照射強度が７５％のレーザ光が照射されていることである。

図７のように各発電セル３１１−３２６にそれぞれのレーザ照射強度のレーザ光が照射された場合、発電パネル３００へのレーザ光の入射効率は次のようにして算出できる。なお、各発電セル３１１−３２２の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、１辺当たり８％である。また、発電セル３１１−３２２に対して設けた均一化機構の光透過率は７０％である。

まず、角部の４枚の発電セル３１１、３１４、３１７、３２０の入射効率は、９０％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失）×２）＝０．９×０．７×０．８４＝０．５３、すなわち５３％である。

次に、角部の発電セルに挟まれた周辺８枚の発電セル３１２、３１３、３１５、３１６、３１８、３１９、３２１、３２２の入射効率は、７５％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失））＝０．７５×０．７×０．９２＝０．４８、すなわち４８％である。

最後に、中央部の発電セル３２３−３２６の入射効率は１００％である。

したがって、発電パネル３００の全体としての入射効率は、（５３％×４＋４８％×８＋１００％×４）／（９０％×４＋７５％×８＋１００％×４）＝（０．５３×４＋０．４８×８＋４．０）／（３．６＋６．０＋４．０）＝９．９６／１３．６＝０．７３、すなわち７３％となる。

［実施形態６］
図８は、実施形態６に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。実施形態６では、発電パネル３００が２５枚の発電セル３１１−３３５によって構成されている。実施形態６に係る光照射装置は、図２に示した光照射装置とは異なる構成を有している。

実施形態６に係る光照射装置はレーザ光源を２５個有している。図８の発電セル３２７−３３５に対してレーザ光を照射するレーザ光源には発電パネル３００との間に均一化機構が設けられていない。一方、発電パネル３００の最外周に位置する発電セル３１１−３２６に対してレーザ光を照射するレーザ光源には発電パネル３００との間に均一化機構が設けられている。実施形態６では、発電パネル３００の各発電セル３１１−３２６に図示するようなレーザ照射強度の光を照射している。

図８に示すように、発電セル３１１−３２６にはレーザ光源から均一化機構を介して７０％のレーザ照射強度の光が照射される。また、発電セル３２７−３３５にはレーザ光源から１００％のレーザ照射強度の光が照射される。

図８の場合、各発電セル３１１−３２６の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、１辺当たり８％である。なお、均一化機構の光透過率は７０％である。

図８のように各発電セル３１１−３３５にそれぞれのレーザ照射強度のレーザ光が照射された場合、発電パネル３００へのレーザ光の入射効率は次のようにして算出できる。

まず、角部の４枚の発電セル３１１、３１５、３１９、３２３の入射効率は、７０％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失）×２）＝０．７×０．７×０．８４＝０．４１、すなわち４１％である。

次に、角部の発電セルに挟まれた周辺１２枚の発電セル３１２−３１４、３１６−３１８、３２０−３２２、３２４−３２６の入射効率は、７０％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失））＝０．７×０．７×０．９２＝０．４５、すなわち４５％である。

最後に、中央部の発電セル３２７−３３５の入射効率は１００％である。

したがって、発電パネル３００の全体としての入射効率は、（４１％×４＋４５％×１２＋１００％×９）／（７０％×１６＋１００％×９）＝（０．４１×４＋０．４５×１２＋９．０）／（０．７×１６＋１．０×９）＝１６．０４／２０．２０＝０．７９、すなわち７９％となる。

［実施形態７］
図９は、実施形態７に係る光照射装置で発電パネルを照射した状態を示す図である。実施形態７では、発電パネル３００の各領域に図示するようなレーザ照射強度の光を照射している。なお、実施形態７と実施形態６とで異なるのは、角部の４枚の発電セル３１１、３１５、３１９、３２３には、レーザ照射強度が９０％のレーザ光が照射され、角部の発電セルに挟まれた周辺１２枚の発電セル３１２−３１４、３１６−３１８、３２０−３２２、３２４−３２６には、レーザ照射強度が７５％のレーザ光が照射されていることである。

図９のように各発電セル３１１−３３５にそれぞれのレーザ照射強度のレーザ光が照射された場合、発電パネル３００へのレーザ光の入射効率は次のようにして算出できる。なお、各発電セル３１１−３２６の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、１辺当たり８％である。また、発電セル３１１−３２６に対して設けた均一化機構の光透過率は７０％である。

まず、角部の４枚の発電セル３１１、３１５、３１９、３２３の入射効率は、９０％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失）×２）＝０．９×０．７×０．８４＝０．５３、すなわち５３％である。

次に、角部の発電セルに挟まれた周辺１２枚の発電セル３１２−３１４、３１６−３１８、３２０−３２２、３２４−３２６の入射効率は、７５％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失））＝０．７５×０．７×０．９２＝０．４８、すなわち４８％である。

最後に、中央部の発電セル３２７−３３５の入射効率は１００％である。

したがって、発電パネル３００の全体としての入射効率は、（５３％×４＋４８％×１２＋１００％×９）／（９０％×４＋７５％×１２＋１００％×９）＝（０．５３×４＋０．４８×１２＋９．０）／（３．６＋９．０＋９．０）＝１６．８８／２１．６０＝０．７８、すなわち７８％となる。

図１０は、従来の光照射装置で発電パネルを照射した状態の比較例を示す図である。図１０では、発電パネル３００に対して１つのレーザ光源からレーザ光を照射している。レーザ光源と発電パネル３００との間には１つの均一化機構が設けてある。

この場合、発電パネル３００にはレーザ照射強度が１００％のレーザ光が照射され、均一化機構の透過率は７０％、発電パネル３００の外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、１辺当たり８％、である。

従来の光照射装置で発電パネル３００を照射した場合の入射効率は次のようにして算出できる。発電パネル３００の全体としての入射効率は、１００％（レーザ照射強度）×７０％（均一化機構の光透過率）×（１００％−８％（照射エネルギーの損失）×４）＝１．０×０．７×０．６８＝０．４８、すなわち４８％である。

図１０のように、１つのレーザ光源から発電パネル３００の全体を照射した場合の入射効率と、実施形態１−７に示した、複数のレーザ光源から各発電セルを照射した場合の入射効率とを比較すると、下記の通りとなる。

従来 ４８％
実施形態１ ６４％
実施形態２ ６６％
実施形態３ ６９％
実施形態４ ７５％
実施形態５ ７３％
実施形態６ ７９％
実施形態７ ７８％
以上のように、発電パネル３００への入射効率を比較してみると、図１０に示した従来の光照射装置よりも実施形態１−７の光照射装置の方がはるかに大きい。したがって、発電パネル３００の発電量も大きくなることがわかる。

実施形態１−７では、発電パネル３００の最外周に位置する発電セルのレーザ照射強度を、発電パネル３００の中心部に位置する発電セルのレーザ照射強度の７０％から９０％とした場合を例示した。レーザ照射強度の範囲は、６０％から９５％の間であることが好ましく、実施形態１−７で例示した７０％から９０％の間がより好ましい。

また、実施形態１−７では、発電パネル３００の最外周に位置する各発電セルの外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失が、１辺当たり４％、８％、１１％の場合を例示した。この照射エネルギーの損失は、１辺当たり１８％以下であることが好ましく、実施形態１−７で例示した４％から１１％の間がより好ましい。なお、照射エネルギーの損失は０％であることが最も好ましい。しかし、照射エネルギーの損失を０％とするためには、図１の充電ステーション１００で電気自動車１１０の発電パネル３００と光照射装置２００とを高精度で位置決めすることが必要となる。しかし、高精度で位置決めすることは現実的ではないので、実用的な範囲として、１８％以下としている。

さらに、各発電セルに照射されるレーザ光の照射エネルギーの差は５％以内であることが好ましい。実施形態１−７ではこの数値は明確に示してはいないが、図３から図９に示すように、各発電セルに照射されるレーザ光は、隣り合う発電セルにおいて、照射エネルギーの差が５％以内になるようにオーバーラップさせている。

なお、発電パネル３００の角部に照射するレーザ光の光軸を発電パネル３００の中心方向にオフセットして、照射エネルギー損失を減少させる態様を実施形態３のみで示した。しかし、他の実施形態についても、この態様を適用しても良い。

以上のように、実施形態１−７では、光照射装置２００を、複数のレーザ光源と複数の光均一化機構とで構成している。このため、大型の光学系を必要としないので、光照射装置２００は大型化せず、充電ステーションの設置コストを抑えることができる。

また、実施形態１−７では、発電パネル３００の最外周の領域に照射するレーザ光のレーザ照射強度を中央部の領域に照射するレーザ光のレーザ照射強度よりも小さくしている。また、最外周の領域に照射するレーザ光は均一化機構によって強度分布を均一化している。光照射装置２００をこのように構成すると、発電パネル３００への入射効率が向上し、発電パネル３００の発電量が増加する。

１００ 充電ステーション、
１１０ 電気自動車、
１２０ 充電スペース、
２００ 光照射装置、
２１１−２１９ レーザ光源、
２３１−２３８ 均一化機構、
３１１−３３５ 発電セル、
２５０ レーザ光、
３００ 発電パネル。

Claims (8)

1. 特定の強度分布を持つレーザ光を発電パネルに向けて照射する複数のレーザ光源と、
   前記複数のレーザ光源の内の特定のレーザ光源と前記発電パネルとの間に介在し前記レーザ光の強度分布を均一化する均一化機構と、を有し、
   前記複数のレーザ光源からは前記発電パネルのそれぞれの領域に前記レーザ光が照射され、
   前記均一化機構が介在される前記特定のレーザ光源は、前記発電パネルの外周領域に前記レーザ光を照射するレーザ光源であり、
   前記特定のレーザ光源のレーザ照射強度は、他のレーザ光源のレーザ照射強度よりも小さい、光照射装置。
2. 前記発電パネルは、格子状に配置された複数の発電セルから構成され、
   前記特定のレーザ光源は、前記発電パネルの最外周に位置する発電セルに対して前記レーザ光を照射する、請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記特定のレーザ光源のレーザ照射強度は、他のレーザ光源のレーザ照射強度の６０〜９５％の大きさである、請求項１または２に記載の光照射装置。
4. 前記発電パネルの角部の発電セルに照射される前記レーザ光の光軸は、前記角部以外の発電セルに照射される前記レーザ光の光軸と比較して、前記角部の発電セル内において、前記発電パネルの中心方向にオフセットされている、請求項２に記載の光照射装置。
5. 各発電セルに照射される前記レーザ光の照射領域は、前記各発電セルの面積よりも大きい、請求項２に記載の光照射装置。
6. 前記発電パネルの角部の発電セルに照射される前記レーザ光が、当該発電セルの外側に外れて照射されることによる、照射エネルギーの損失は、１辺当たり、前記レーザ光の照射エネルギーの１８％以下となるように、前記レーザ光の照射領域が調整されている、請求項２に記載の光照射装置。
7. 各発電セルに照射される前記レーザ光の照射エネルギーの差は５％以内である、請求項２に記載の光照射装置。
8. 前記レーザ光の強度分布は正規分布である、請求項１から７のいずれかに記載の光照射装置。

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