JPH11163382A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH11163382A JPH11163382A JP9328196A JP32819697A JPH11163382A JP H11163382 A JPH11163382 A JP H11163382A JP 9328196 A JP9328196 A JP 9328196A JP 32819697 A JP32819697 A JP 32819697A JP H11163382 A JPH11163382 A JP H11163382A
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- conversion device
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】レンズを集光に用いた光電変換装置は、大面積
な凸レンズとして、フレネルレンズ等があるが、その集
光の形態及び使用方法において、問題があった。上記の
課題を解決した効率のよい光電変換装置を提供する。 【解決手段】半球状の透明支持体面の全曲面に配設され
た多数の凸レンズと、その内側に、一定距離を隔てて前
記曲面の半径より小さい半径の半球状の全曲面に、多数
の光電変換素子を配設し、かつ各凸レンズの光路長が全
て等しくなるように対応させて配設し一体構造とした。
な凸レンズとして、フレネルレンズ等があるが、その集
光の形態及び使用方法において、問題があった。上記の
課題を解決した効率のよい光電変換装置を提供する。 【解決手段】半球状の透明支持体面の全曲面に配設され
た多数の凸レンズと、その内側に、一定距離を隔てて前
記曲面の半径より小さい半径の半球状の全曲面に、多数
の光電変換素子を配設し、かつ各凸レンズの光路長が全
て等しくなるように対応させて配設し一体構造とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズの集光によ
る光電変換装置に係り、特に装置が半球状の表面部に多
数レンズを集合して配設した光電変換装置に関する。
る光電変換装置に係り、特に装置が半球状の表面部に多
数レンズを集合して配設した光電変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、レ
ンズを用いた光電変換装置は、例えば、大面積な凸レン
ズとして、分割した凸レンズの局面をつなぎ合わせたフ
レネルレンズが用いられ、形状には、円型あるいは線型
があり、点状あるいは線状に配置された太陽電池に太陽
光を集光し、集光比５００〜１０００倍の点集光方式
で、単結晶Ｓｉ及びＧａＡｓ太陽電池の場合、２４〜２
８％の変換効率が得られ、通常の１０％前後の変換効率
に比し高い効率が得られている。しかし、周知のように
太陽電池の出力は、変換効率、有効面積、光の強度、光
源の種類、光照射の方向、光照射の時間等の諸条件の組
み合わせであり、上記に係る光電変換装置は、特にその
集光の形態及び使用方法において、問題があった。本発
明は、上記の課題を解決した効率のよい光電変換装置を
提供する。
ンズを用いた光電変換装置は、例えば、大面積な凸レン
ズとして、分割した凸レンズの局面をつなぎ合わせたフ
レネルレンズが用いられ、形状には、円型あるいは線型
があり、点状あるいは線状に配置された太陽電池に太陽
光を集光し、集光比５００〜１０００倍の点集光方式
で、単結晶Ｓｉ及びＧａＡｓ太陽電池の場合、２４〜２
８％の変換効率が得られ、通常の１０％前後の変換効率
に比し高い効率が得られている。しかし、周知のように
太陽電池の出力は、変換効率、有効面積、光の強度、光
源の種類、光照射の方向、光照射の時間等の諸条件の組
み合わせであり、上記に係る光電変換装置は、特にその
集光の形態及び使用方法において、問題があった。本発
明は、上記の課題を解決した効率のよい光電変換装置を
提供する。
【０００３】
【課題を解決するための手段】（１）半球状の透明支持
体と、その内側に半径の小さい半球状の支持体を、両半
球状支持体の球の中心点が同一であるように配設し、前
記半球状の透明支持体面の全曲面にわたって配設された
多数の凸レンズと、該多数の各凸レンズの内側に、一定
距離を隔てて前記曲面の半径より小さい半球状の全曲面
に、多数の光起電力効果を有する光電変換素子を配設
し、かつ各凸レンズの光路長が全て等しくなるように対
応させて配設して一体構造としたことを特徴とする光電
変換装置。 （２）外部から多数の凸レンズに入射した光を集束して
光度を増大し、光が焦点を結ぶ距離以前の１／３〜２／
３の距離位置に、光電変換素子板を配設したことを特徴
とする（１）項に記載の光電変換装置。 （３）半球状の透明支持体面の全曲面にわたって配設さ
れた多数の凸レンズと、その内側に一定距離を隔てて設
けられた前記曲面の半径より小さい半径の半球状の全曲
面との間が、空隙でありかつ、外界と出入り口を介して
連通していることを特徴とする（１）又は（２）項に記
載の光電変換装置。 （４）光電変換素子を配設した半球状の取付台の内側面
が空隙でありかつ、外界と出入り口を介して連通してい
ることを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれか１項
に記載の光電変換装置。 （５）多数の凸レンズが、半球状の透明支持体面に相互
に近接して配設され、一体型に成型したものであること
を特徴とする（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載
の光電変換装置。 （６）多数の凸レンズが、半球状の透明支持体面に相互
に隣接して配設され、各レンズの外径縁が相互に接触す
るようにして連接され、一体型に成型したものであるこ
とを特徴とする（１）項〜（５）項のいずれか１項に記
載の光電変換装置。 （７）光電変換装置と、曲面を有する設置体との間に、
上部が平面で下部に前記設置体曲面に対応する曲面を有
する環状アダプタを介装してなることを特徴とする
（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載の光電変換装
置。 （８）光電変換装置が、固定型であることを特徴とする
（１）項〜（７）項のいずれか１項に記載の光電変換装
置。 （９）光電変換装置が、可搬型であることを特徴とする
（１）項〜（７）項のいずれか１項に記載の光電変換装
置。
体と、その内側に半径の小さい半球状の支持体を、両半
球状支持体の球の中心点が同一であるように配設し、前
記半球状の透明支持体面の全曲面にわたって配設された
多数の凸レンズと、該多数の各凸レンズの内側に、一定
距離を隔てて前記曲面の半径より小さい半球状の全曲面
に、多数の光起電力効果を有する光電変換素子を配設
し、かつ各凸レンズの光路長が全て等しくなるように対
応させて配設して一体構造としたことを特徴とする光電
変換装置。 （２）外部から多数の凸レンズに入射した光を集束して
光度を増大し、光が焦点を結ぶ距離以前の１／３〜２／
３の距離位置に、光電変換素子板を配設したことを特徴
とする（１）項に記載の光電変換装置。 （３）半球状の透明支持体面の全曲面にわたって配設さ
れた多数の凸レンズと、その内側に一定距離を隔てて設
けられた前記曲面の半径より小さい半径の半球状の全曲
面との間が、空隙でありかつ、外界と出入り口を介して
連通していることを特徴とする（１）又は（２）項に記
載の光電変換装置。 （４）光電変換素子を配設した半球状の取付台の内側面
が空隙でありかつ、外界と出入り口を介して連通してい
ることを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれか１項
に記載の光電変換装置。 （５）多数の凸レンズが、半球状の透明支持体面に相互
に近接して配設され、一体型に成型したものであること
を特徴とする（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載
の光電変換装置。 （６）多数の凸レンズが、半球状の透明支持体面に相互
に隣接して配設され、各レンズの外径縁が相互に接触す
るようにして連接され、一体型に成型したものであるこ
とを特徴とする（１）項〜（５）項のいずれか１項に記
載の光電変換装置。 （７）光電変換装置と、曲面を有する設置体との間に、
上部が平面で下部に前記設置体曲面に対応する曲面を有
する環状アダプタを介装してなることを特徴とする
（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載の光電変換装
置。 （８）光電変換装置が、固定型であることを特徴とする
（１）項〜（７）項のいずれか１項に記載の光電変換装
置。 （９）光電変換装置が、可搬型であることを特徴とする
（１）項〜（７）項のいずれか１項に記載の光電変換装
置。
【０００４】
【発明の実施の形態】本発明の光電変換装置は、半球状
の集光部は多数のレンズで一体型に構成され、固定ある
いは、可搬型で、曲面を持つ場所にも容易に設置でき、
平面に比し受光表面積は増大し、また、集光は上面１８
０゜〜側面３６０゜の範囲の各方向から行うことができ
る。そして、集束した光路長が等しくなるように光電素
子を配設し、効率のよい光起電力効果を得ることができ
る。
の集光部は多数のレンズで一体型に構成され、固定ある
いは、可搬型で、曲面を持つ場所にも容易に設置でき、
平面に比し受光表面積は増大し、また、集光は上面１８
０゜〜側面３６０゜の範囲の各方向から行うことができ
る。そして、集束した光路長が等しくなるように光電素
子を配設し、効率のよい光起電力効果を得ることができ
る。
【０００５】
【実施例】本発明による事例の光電変換装置の構造及び
作用を図に基づいて説明する。図１は、本発明の光電変
換装置の平面外観図である。なお、以下の本事例では、
光電変換素子は太陽電池モジュールとする。図におい
て、１はプラスチックレンズ、２はレンズカバー、２６
は光電変換装置を示す。プラスチックレンズ１は、半球
状の全曲面に沿って配設された多数の凸レンズであり、
各の凸レンズは、その外径縁に隣接する周囲のレンズの
外径縁と相互に接触するようにして連接させ、一体型に
成型して配設したもので、その外周は、全天候型として
透明なアクリル樹脂等でモールド（レンズカバー２）さ
れており、全外周面から入射光を受けるようになってい
る。そして、その作用は、
作用を図に基づいて説明する。図１は、本発明の光電変
換装置の平面外観図である。なお、以下の本事例では、
光電変換素子は太陽電池モジュールとする。図におい
て、１はプラスチックレンズ、２はレンズカバー、２６
は光電変換装置を示す。プラスチックレンズ１は、半球
状の全曲面に沿って配設された多数の凸レンズであり、
各の凸レンズは、その外径縁に隣接する周囲のレンズの
外径縁と相互に接触するようにして連接させ、一体型に
成型して配設したもので、その外周は、全天候型として
透明なアクリル樹脂等でモールド（レンズカバー２）さ
れており、全外周面から入射光を受けるようになってい
る。そして、その作用は、
【０００６】、受光面積の増大度を、半球の底面積即
ち平面に受光素子を並べたときに比べると、底面積＝π
ｒ2 、半球の曲面の表面積＝２πｒ2 であるから、受光
面積は２倍に増大する。 、受光の角度は、晴天時野外の平地に光電変換装置を
固定して設置したときは、集光は太陽に直角に対応する
方向、即ち、日の出、日没時は主として東西の側面よ
り、また中天に太陽があるときは主として上面から、そ
の中間の午前、午後は東西の斜め前方、あるいは斜め後
方を主として受光することができる。ただし、散乱光は
全周囲に存在しているので、主たる方向以外に全周面か
ら受光できる。このため、受光角度を太陽の方向に追随
させなくても、受光の偏在を少なくすることができる。 、光電変換装置が可搬型あるいは、車の屋上等に搭載
されて移動しても、特に進行方向への方向性はなく、装
置の全周囲面より受光できる。 、曇天あるいは雨天等の場合は、太陽光は方向性に乏
しくなるが、全周囲面から受光される。 、可搬型や車に搭載された場合、夜間あるいは車庫入
りしたとき、人工照明を集光し太陽電池から２次電池に
充電する場合も、受光角度の影響を少なくでき効率がよ
い。
ち平面に受光素子を並べたときに比べると、底面積＝π
ｒ2 、半球の曲面の表面積＝２πｒ2 であるから、受光
面積は２倍に増大する。 、受光の角度は、晴天時野外の平地に光電変換装置を
固定して設置したときは、集光は太陽に直角に対応する
方向、即ち、日の出、日没時は主として東西の側面よ
り、また中天に太陽があるときは主として上面から、そ
の中間の午前、午後は東西の斜め前方、あるいは斜め後
方を主として受光することができる。ただし、散乱光は
全周囲に存在しているので、主たる方向以外に全周面か
ら受光できる。このため、受光角度を太陽の方向に追随
させなくても、受光の偏在を少なくすることができる。 、光電変換装置が可搬型あるいは、車の屋上等に搭載
されて移動しても、特に進行方向への方向性はなく、装
置の全周囲面より受光できる。 、曇天あるいは雨天等の場合は、太陽光は方向性に乏
しくなるが、全周囲面から受光される。 、可搬型や車に搭載された場合、夜間あるいは車庫入
りしたとき、人工照明を集光し太陽電池から２次電池に
充電する場合も、受光角度の影響を少なくでき効率がよ
い。
【０００７】図２は、図１のＡ−Ａ′断面図による集
光、光電変換の原理を示す模式図である。図において、
３はレンズカバー止め、４は太陽電池モジュール（光起
電力効果を有する光電変換素子）、５は太陽電池取付
台、６は光集束線、７は光路長（レンズと太陽電池との
距離）、８はレンズの仮想焦点、９は設置台、１０は取
り付け用マグネット、１１、１２は電極のリード線、１
３、１４は接続先２次電池へ、１５は下部空隙、１６は
上部空隙、１７は上下部空隙連結通風孔、１８は外部と
の通風孔、１９は凸レンズの半球状底部の連続端面、２
０は太陽電池モジュールの半球状底部の連続端面を示
す。まずその構造を説明する。図に示すように、半球状
の全曲面に配設された多数の凸レンズ１と、該多数の各
凸レンズ１の内側に一定距離を隔てて、前記レンズ曲面
の半径より小さい半径の半球状の全曲面（太陽電池取付
台５）に、各の凸レンズ１の光路長７が等しくなるよう
に太陽電池モジュール４が配置されている。そして、前
記多数の凸レンズ１の半球状底部の連続端面１９及び多
数の太陽電池モジュール４の半球状底部の連続端面２０
は、設置台９に固着されている。また、上記レンズ１の
裏面と太陽電池モジュール４との間は上部空隙１６を形
成し、さらに、太陽電池取付台５と設置台９との間は、
下部空隙１５が形成されている。
光、光電変換の原理を示す模式図である。図において、
３はレンズカバー止め、４は太陽電池モジュール（光起
電力効果を有する光電変換素子）、５は太陽電池取付
台、６は光集束線、７は光路長（レンズと太陽電池との
距離）、８はレンズの仮想焦点、９は設置台、１０は取
り付け用マグネット、１１、１２は電極のリード線、１
３、１４は接続先２次電池へ、１５は下部空隙、１６は
上部空隙、１７は上下部空隙連結通風孔、１８は外部と
の通風孔、１９は凸レンズの半球状底部の連続端面、２
０は太陽電池モジュールの半球状底部の連続端面を示
す。まずその構造を説明する。図に示すように、半球状
の全曲面に配設された多数の凸レンズ１と、該多数の各
凸レンズ１の内側に一定距離を隔てて、前記レンズ曲面
の半径より小さい半径の半球状の全曲面（太陽電池取付
台５）に、各の凸レンズ１の光路長７が等しくなるよう
に太陽電池モジュール４が配置されている。そして、前
記多数の凸レンズ１の半球状底部の連続端面１９及び多
数の太陽電池モジュール４の半球状底部の連続端面２０
は、設置台９に固着されている。また、上記レンズ１の
裏面と太陽電池モジュール４との間は上部空隙１６を形
成し、さらに、太陽電池取付台５と設置台９との間は、
下部空隙１５が形成されている。
【０００８】そして、前記レンズ１と太陽電池４との距
離（光路長）７は、外部から多数の凸レンズ１に入射さ
れた光を集束する光集束線６の仮想焦点８以前の位置
（焦点距離の１／３〜２／３の位置）で、太陽電池モジ
ュール４の表面に入射するように設定される。なお、レ
ンズカバー２の基部は、レンズカバー止め３によって前
記設置台９に固着されている。また、設定台９には、外
部との通風孔１８及び、前記上下部の空隙を連通する通
風孔１７が側面に設けられており、さらにその底面に
は、付属する設置台に磁力により取付けられるマグネッ
ト板１０が固着されており、全体が一体構造となってい
る。全体の大きさは、その用途によって小は卓上型か
ら、大は野外設置型まで自由に作製できる。
離（光路長）７は、外部から多数の凸レンズ１に入射さ
れた光を集束する光集束線６の仮想焦点８以前の位置
（焦点距離の１／３〜２／３の位置）で、太陽電池モジ
ュール４の表面に入射するように設定される。なお、レ
ンズカバー２の基部は、レンズカバー止め３によって前
記設置台９に固着されている。また、設定台９には、外
部との通風孔１８及び、前記上下部の空隙を連通する通
風孔１７が側面に設けられており、さらにその底面に
は、付属する設置台に磁力により取付けられるマグネッ
ト板１０が固着されており、全体が一体構造となってい
る。全体の大きさは、その用途によって小は卓上型か
ら、大は野外設置型まで自由に作製できる。
【０００９】次にその作用を説明する。 、外部から多数の凸レンズに１に入る射された光を集
束（光集束線６）して光度を増大し、光が焦点を結ぶ
（レンズの仮想焦点８）距離以前の位置で光電変換素子
（太陽電池モジュール）４に入射する構造として、光束
の直径と照度の関係が最適になるよう（光が焦点を結ぶ
距離以前の１／３〜２／３の距離位置）に設定し、ま
た、発生する熱による温度上昇を押さえるように構造に
している。 、多数のレンズ１の光路長は各レンズとも同一である
ように設定されているため、光電素子（太陽電池モジュ
ール）４の１素子の周囲に隣接するモジュールの変換効
率は略等しく、効率のよい光起電力効果を得ることがで
きる。 、太陽電池モジュール４の起電力は、レンズ１からの
照度に比例するので、前述したように、レンズ１の配列
構造から得られる起電力は、外部の各種入射条件に対し
効率よく得ることができる。 、光電変換装置２６内部の下及び上の空隙部１５、１
６、連通通風孔１７、及び通風孔１８、によって、特に
太陽光下における内部の温度上昇を低減させ、太陽電池
モジュール４の変換効率の低下を防止している。
束（光集束線６）して光度を増大し、光が焦点を結ぶ
（レンズの仮想焦点８）距離以前の位置で光電変換素子
（太陽電池モジュール）４に入射する構造として、光束
の直径と照度の関係が最適になるよう（光が焦点を結ぶ
距離以前の１／３〜２／３の距離位置）に設定し、ま
た、発生する熱による温度上昇を押さえるように構造に
している。 、多数のレンズ１の光路長は各レンズとも同一である
ように設定されているため、光電素子（太陽電池モジュ
ール）４の１素子の周囲に隣接するモジュールの変換効
率は略等しく、効率のよい光起電力効果を得ることがで
きる。 、太陽電池モジュール４の起電力は、レンズ１からの
照度に比例するので、前述したように、レンズ１の配列
構造から得られる起電力は、外部の各種入射条件に対し
効率よく得ることができる。 、光電変換装置２６内部の下及び上の空隙部１５、１
６、連通通風孔１７、及び通風孔１８、によって、特に
太陽光下における内部の温度上昇を低減させ、太陽電池
モジュール４の変換効率の低下を防止している。
【００１０】次に、光電変換装置と、曲面を有する設置
体との間に、上部が平面で下部に前記設置体曲面に対応
する曲面を有する環状アダプタ（付属設置台）について
説明する。図３は、曲線を持つシャーシ（例、乗用車の
屋上）の上に光電変換装置を設置した事例の正面外観図
である。図４は、付属設置台の正面外観図及び断面図
で、図４の（イ）図は、付属設置台の正面外観図。
（ロ）図は（イ）図のＢ−Ｂ′断面図を示す。図におい
て、２１は可撓性台座、２２は鉄板、２３は可撓性台座
連結板、２４は台座通風孔、２５はシャーシ、２６は光
電変換装置、３０は付属設置台を示す。図に示すよう
に、可撓性台座２１があり、この台座２１は弾力性を持
つ合成樹脂等で作成される。また、前記（ロ）図４個の
台座２１の相互間は、通風孔２４を持った可撓性台座連
結板２３によって連結されている。そして、台座２１の
上面には鉄板２２が固着されている。前記（図３）の曲
面を持つシャーシ２５の上に、前記可撓性台座２１を設
置する場合、台座２１の底面はシャーシ２５の曲面に略
一致するよう傾斜しており、また可撓性台座連結板２３
によって連結されているので、４個の台座２１は所定の
位置に設置することができる。なお、多少の曲線面の不
一致は、後で光電変換装置２６の重量により解消され
る。台座２１の設置後、その上部の鉄板２２の上に、前
記光電変換装置２６を置くと、前記取付用マグネット１
０の磁力によりセットされる。また、前記通風孔２４は
放熱用である。上記の台座２１は、設置する対象物によ
って交換できる構造にしておけば、多種のものに対応す
ることができる。
体との間に、上部が平面で下部に前記設置体曲面に対応
する曲面を有する環状アダプタ（付属設置台）について
説明する。図３は、曲線を持つシャーシ（例、乗用車の
屋上）の上に光電変換装置を設置した事例の正面外観図
である。図４は、付属設置台の正面外観図及び断面図
で、図４の（イ）図は、付属設置台の正面外観図。
（ロ）図は（イ）図のＢ−Ｂ′断面図を示す。図におい
て、２１は可撓性台座、２２は鉄板、２３は可撓性台座
連結板、２４は台座通風孔、２５はシャーシ、２６は光
電変換装置、３０は付属設置台を示す。図に示すよう
に、可撓性台座２１があり、この台座２１は弾力性を持
つ合成樹脂等で作成される。また、前記（ロ）図４個の
台座２１の相互間は、通風孔２４を持った可撓性台座連
結板２３によって連結されている。そして、台座２１の
上面には鉄板２２が固着されている。前記（図３）の曲
面を持つシャーシ２５の上に、前記可撓性台座２１を設
置する場合、台座２１の底面はシャーシ２５の曲面に略
一致するよう傾斜しており、また可撓性台座連結板２３
によって連結されているので、４個の台座２１は所定の
位置に設置することができる。なお、多少の曲線面の不
一致は、後で光電変換装置２６の重量により解消され
る。台座２１の設置後、その上部の鉄板２２の上に、前
記光電変換装置２６を置くと、前記取付用マグネット１
０の磁力によりセットされる。また、前記通風孔２４は
放熱用である。上記の台座２１は、設置する対象物によ
って交換できる構造にしておけば、多種のものに対応す
ることができる。
【００１１】次に、光電変換装置のブロックを説明す
る。図５は光電変換装置のブロック図である。図におい
て、１３、１４は２次電池への接続線、２７は電圧制御
回路、２８は２次電池、２９は負荷を示す。光電変換装
置２６の凸レンズ群１からの集束された光入射を受けた
多数の太陽電池モジュール４からの＋−の起電力によ
り、２次電池２８が充電される。この際、太陽モジュー
ル４と２次電池２８間に設けられた電圧制御回路２７に
よって、過充電あるいは、太陽モジュール４への逆流は
防止される。そして、前記２次電池２７の電力は負荷２
９に供給される。なお、２次電池２７の種類は多数あ
り、また、負荷２９も電子回路からモータに至るまで、
その用途により異なる。
る。図５は光電変換装置のブロック図である。図におい
て、１３、１４は２次電池への接続線、２７は電圧制御
回路、２８は２次電池、２９は負荷を示す。光電変換装
置２６の凸レンズ群１からの集束された光入射を受けた
多数の太陽電池モジュール４からの＋−の起電力によ
り、２次電池２８が充電される。この際、太陽モジュー
ル４と２次電池２８間に設けられた電圧制御回路２７に
よって、過充電あるいは、太陽モジュール４への逆流は
防止される。そして、前記２次電池２７の電力は負荷２
９に供給される。なお、２次電池２７の種類は多数あ
り、また、負荷２９も電子回路からモータに至るまで、
その用途により異なる。
【００１２】以上述べたように、本発明の光電変換装置
による太陽電池の起電力効率の向上度は、平面の床面積
に設置したものと比して、直接光を受光する場合、ま
ず、半球状の集光の表面積は２倍に増大しており、そし
てレンズの集束によって集光比は数１０倍以上となり、
また、光がレンズに対し最も効率のよい入射角度が全周
囲において得られるため、太陽電池から長時間平均化し
た電力の供給を行うことができる。さらに可搬型の場合
は光入射の条件のよい場所を選定できる。従って、上記
のプラスする諸要素を総合すると、前記平面型の設置に
比し数倍の効率の増大を見込むことが可能である。
による太陽電池の起電力効率の向上度は、平面の床面積
に設置したものと比して、直接光を受光する場合、ま
ず、半球状の集光の表面積は２倍に増大しており、そし
てレンズの集束によって集光比は数１０倍以上となり、
また、光がレンズに対し最も効率のよい入射角度が全周
囲において得られるため、太陽電池から長時間平均化し
た電力の供給を行うことができる。さらに可搬型の場合
は光入射の条件のよい場所を選定できる。従って、上記
のプラスする諸要素を総合すると、前記平面型の設置に
比し数倍の効率の増大を見込むことが可能である。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば下記に示す優れた効果が
発揮される。 １、本発明の請求項１の発明によれば、半球状の全曲面
に多数の凸レンズを配設し、その内側の小さい半球状の
全曲面に、各の凸レンズの光路長を等しく対応させた光
電変換素子を備えた形状により、光電素子への入射率は
一素子の近傍は略等しく、また、最も効率のよい入射角
度が全周囲において得られるため、光電素子から長時間
平均化した電力の供給を効率よく供給することができ
る。 ２、請求項２の発明によれば、多数の凸レンズに照射さ
れた光を集束し、焦点を結ぶ距離以前の位置で光電素子
に照射するようにし、焦点による発熱を避けかつ、集光
比を数１０倍以上に増大した光を光電素子に入射する構
造により、光電素子の変換効率を上げることができる。 ３、請求項３の発明によれば、半球状の透明支持体面の
全曲面にわたって配設された多数の凸レンズと、その内
側に一定距離を隔てて設けられた前記曲面の半径より小
さい半径の半球状の全曲面との間が、空隙でありかつ、
外界と出入り口を介して連通しているため、入射光の透
過が効率よく行われ、また外界との空気の流通による冷
却効果が得られる。 ４、請求項４の発明によれば、光電変換素子を配設した
半球状の取付台の内側面が空隙でありかつ、外界と出入
り口を介して連通しているため、外界との空気の流通に
よる冷却効果が得られ、また、台座との空隙に機器等を
収納することができる。 ５、請求項５の発明によれば、多数の凸レンズが、半球
状の透明支持体面に相互に近接して配設され、一体型に
成型したものであるため、レンズ配列の効率がよく、構
造強度も大で、取り扱いも容易である。 ６、請求項６の発明によれば、多数の凸レンズが、半球
状の透明支持体面に相互に隣接して配設され、各レンズ
の外径縁が相互に接触するようにして連接され、一体型
に成型したものであるため、レンズの配列が最も空隙が
少なく効率的に行われ、また構造強度も大であり取り扱
いも容易である。 ７、請求項７の発明によれば、光電変換装置の設置が、
曲面を有する設置場所でも可能とするアダプタを付属し
たため、種々の設置場所に対応することができまた、光
電変換装置との接合分離が容易である。 ８、請求項８の発明によれば、光電変換装置を固定型と
したため、単独の中小光電変換装置あるいは、光電変換
装置群として大規模な設備等、床面積に対して効率のよ
い施設の造営が可能であり、商用電源によらない発電設
備や、動力源等に応用できる。 ９、請求項９の発明によれば、光電変換装置を可搬型と
したため、卓上用から、車、船、その他の移動物体に戴
せて設置でき、かつ取り外しも容易であり、商用電源に
よらない小型充電器、駆動源、動力源等に応用できる。
発揮される。 １、本発明の請求項１の発明によれば、半球状の全曲面
に多数の凸レンズを配設し、その内側の小さい半球状の
全曲面に、各の凸レンズの光路長を等しく対応させた光
電変換素子を備えた形状により、光電素子への入射率は
一素子の近傍は略等しく、また、最も効率のよい入射角
度が全周囲において得られるため、光電素子から長時間
平均化した電力の供給を効率よく供給することができ
る。 ２、請求項２の発明によれば、多数の凸レンズに照射さ
れた光を集束し、焦点を結ぶ距離以前の位置で光電素子
に照射するようにし、焦点による発熱を避けかつ、集光
比を数１０倍以上に増大した光を光電素子に入射する構
造により、光電素子の変換効率を上げることができる。 ３、請求項３の発明によれば、半球状の透明支持体面の
全曲面にわたって配設された多数の凸レンズと、その内
側に一定距離を隔てて設けられた前記曲面の半径より小
さい半径の半球状の全曲面との間が、空隙でありかつ、
外界と出入り口を介して連通しているため、入射光の透
過が効率よく行われ、また外界との空気の流通による冷
却効果が得られる。 ４、請求項４の発明によれば、光電変換素子を配設した
半球状の取付台の内側面が空隙でありかつ、外界と出入
り口を介して連通しているため、外界との空気の流通に
よる冷却効果が得られ、また、台座との空隙に機器等を
収納することができる。 ５、請求項５の発明によれば、多数の凸レンズが、半球
状の透明支持体面に相互に近接して配設され、一体型に
成型したものであるため、レンズ配列の効率がよく、構
造強度も大で、取り扱いも容易である。 ６、請求項６の発明によれば、多数の凸レンズが、半球
状の透明支持体面に相互に隣接して配設され、各レンズ
の外径縁が相互に接触するようにして連接され、一体型
に成型したものであるため、レンズの配列が最も空隙が
少なく効率的に行われ、また構造強度も大であり取り扱
いも容易である。 ７、請求項７の発明によれば、光電変換装置の設置が、
曲面を有する設置場所でも可能とするアダプタを付属し
たため、種々の設置場所に対応することができまた、光
電変換装置との接合分離が容易である。 ８、請求項８の発明によれば、光電変換装置を固定型と
したため、単独の中小光電変換装置あるいは、光電変換
装置群として大規模な設備等、床面積に対して効率のよ
い施設の造営が可能であり、商用電源によらない発電設
備や、動力源等に応用できる。 ９、請求項９の発明によれば、光電変換装置を可搬型と
したため、卓上用から、車、船、その他の移動物体に戴
せて設置でき、かつ取り外しも容易であり、商用電源に
よらない小型充電器、駆動源、動力源等に応用できる。
【図１】本発明の光電変換装置の平面外観図。
【図２】図１のＡ−Ａ′断面図による集光原理を示す模
式図。
式図。
【図３】曲線を持つシャーシ上に光電変換装置を設置し
た事例の正面外観図。
た事例の正面外観図。
【図４】台座の正面外観図及び断面図。
【図５】光電変換装置のブロック図。
１：プラスチックレンズ ２：レンズカ
バー ３：レンズカバー止め ４：太陽電池
モジュール ５：太陽電池取付台 ６：光集束線 ７：光路長 ８：仮想焦点 ９：設置台 １０：取り付
け用マグネット １１、１２：電極のリード線 １３、１４：
２次電池への接続線 １５：下部空隙 １６：上部空
隙 １７：上下部空隙連結通風孔 １８：外部と
の通風孔 １９：凸レンズの半球状底部の連続端面 ２０：太陽電池モジュールの半球状底部の連続端面 ２１：可撓性台座 ２２：鉄板 ２３：可撓性台座連結板 ２４：台座通
風孔 ２５：シャーシ ２６：光電変
換装置 ２７：電圧制御回路 ２８：２次電
池 ２９：負荷 ３０：付属設
置台
バー ３：レンズカバー止め ４：太陽電池
モジュール ５：太陽電池取付台 ６：光集束線 ７：光路長 ８：仮想焦点 ９：設置台 １０：取り付
け用マグネット １１、１２：電極のリード線 １３、１４：
２次電池への接続線 １５：下部空隙 １６：上部空
隙 １７：上下部空隙連結通風孔 １８：外部と
の通風孔 １９：凸レンズの半球状底部の連続端面 ２０：太陽電池モジュールの半球状底部の連続端面 ２１：可撓性台座 ２２：鉄板 ２３：可撓性台座連結板 ２４：台座通
風孔 ２５：シャーシ ２６：光電変
換装置 ２７：電圧制御回路 ２８：２次電
池 ２９：負荷 ３０：付属設
置台
Claims (9)
- 【請求項１】半球状の透明支持体と、その内側に半径の
小さい半球状の支持体を、両半球状支持体の球の中心点
が同一であるように配設し、前記半球状の透明支持体面
の全曲面にわたって配設された多数の凸レンズと、該多
数の各凸レンズの内側に、一定距離を隔てて前記曲面の
半径が小さい半球状の全曲面に、多数の光起電力効果を
有する光電変換素子を配設し、かつ各凸レンズの光路長
が全て等しくなるように対応させて配設して一体構造と
したことを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項２】外部から多数の凸レンズに入射した光を集
束して光度を増大し、光が焦点距離の１／３〜２／３の
距離位置に、光電変換素子板を配設したことを特徴とす
る請求項１記載の光電変換装置。 - 【請求項３】半球状の透明支持体面の全曲面にわたって
配設された多数の凸レンズと、その内側に一定距離を隔
てて設けられた前記曲面の半径より小さい半径の半球状
の全曲面との間が、空隙でありかつ、外界と出入り口を
介して連通していることを特徴とする請求項１又は２に
記載の光電変換装置。 - 【請求項４】光電変換素子を配設した半球状の取付台の
内側面が空隙でありかつ、外界と出入り口を介して連通
していることを特徴とする請求項１〜３に記載の光電変
換装置。 - 【請求項５】多数の凸レンズが、半球状の透明支持体面
に相互に近接して配設され、一体型に成型したものであ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
の光電変換装置。 - 【請求項６】多数の凸レンズが、半球状の透明支持体面
に相互に隣接して配設され、各レンズの外径縁が相互に
接触するようにして連接され、一体型に成型したもので
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記
載の光電変換装置。 - 【請求項７】光電変換装置と、曲面を有する設置体との
間に、上部が平面で下部に前記設置体曲面に対応する曲
面を有する環状アダプタを介装してなることを特徴とす
る請求項１〜６のいずれか１項に記載の光電変換装置。 - 【請求項８】光電変換装置が、固定型であることを特徴
とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電変換装
置。 - 【請求項９】光電変換装置が、可搬型であることを特徴
とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9328196A JPH11163382A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9328196A JPH11163382A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11163382A true JPH11163382A (ja) | 1999-06-18 |
Family
ID=18207534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9328196A Pending JPH11163382A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11163382A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004001248B3 (de) * | 2004-01-07 | 2005-01-05 | Day4 Energy Inc. | Stationärer photovoltaischer Sonnenlicht-Konzentrator |
| JP2007514301A (ja) * | 2003-11-03 | 2007-05-31 | サステイナブル・テクノロジーズ・インターナショナル・プロプライエタリー・リミテッド | 被覆部表面上の多層光起電デバイス |
| JP2009123779A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Taichi Tsuboi | ドーム型太陽光発電装置、ドーム型太陽熱発電装置、ドーム型太陽光発電システム及びドーム型太陽熱発電システム |
| JP2009246787A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Maspro Denkoh Corp | 伝送機器用ケース |
| WO2010027083A1 (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-11 | シャープ株式会社 | 太陽電池、集光型太陽光発電モジュール、および、太陽電池製造方法 |
| KR100998351B1 (ko) * | 2010-04-09 | 2010-12-03 | 진주산업대학교 산학협력단 | 태양광 발전장치 및 이를 구비한 가로등 |
| CN102074605A (zh) * | 2009-11-23 | 2011-05-25 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 聚光装置和太阳能收集装置 |
| WO2011091681A1 (zh) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | 天津大学 | 一种曲面聚光光伏接收器 |
| KR101150655B1 (ko) | 2010-08-24 | 2012-05-25 | 동국중전기 주식회사 | 다이아몬드형 다방향 고정추적식 태양전지 시스템 가로등 및 그 제조방법 |
| CN103644525A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-19 | 凌裕文 | 太阳能路灯 |
| CN105403986A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-16 | 九格能源科技（天津）有限公司 | 一种多焦点大口径太阳能聚光镜 |
| EP3255335A4 (en) * | 2015-02-05 | 2018-01-03 | Alessandro Caviasca | Photovoltaic module |
| IT202000028697A1 (it) * | 2020-11-27 | 2022-05-27 | Free Energy Tech S R L | Dispositivo di raccolta, accumulo ed impiego di energia solare |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP9328196A patent/JPH11163382A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007514301A (ja) * | 2003-11-03 | 2007-05-31 | サステイナブル・テクノロジーズ・インターナショナル・プロプライエタリー・リミテッド | 被覆部表面上の多層光起電デバイス |
| DE102004001248B3 (de) * | 2004-01-07 | 2005-01-05 | Day4 Energy Inc. | Stationärer photovoltaischer Sonnenlicht-Konzentrator |
| JP2009123779A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Taichi Tsuboi | ドーム型太陽光発電装置、ドーム型太陽熱発電装置、ドーム型太陽光発電システム及びドーム型太陽熱発電システム |
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| KR100998351B1 (ko) * | 2010-04-09 | 2010-12-03 | 진주산업대학교 산학협력단 | 태양광 발전장치 및 이를 구비한 가로등 |
| WO2011126176A1 (ko) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | 진주산업대학교 산학협력단 | 태양광 발전장치 및 이를 구비한 가로등 |
| KR101150655B1 (ko) | 2010-08-24 | 2012-05-25 | 동국중전기 주식회사 | 다이아몬드형 다방향 고정추적식 태양전지 시스템 가로등 및 그 제조방법 |
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