JPH1131836A

JPH1131836A - 集光型太陽光発電装置およびモジュール

Info

Publication number: JPH1131836A
Application number: JP9186257A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Uematsu; 強志上松; Mitsunori Ketsusako; 光紀蕨迫; Yoshiaki Yazawa; 義昭矢澤; Shinichi Muramatsu; 信一村松; Ken Tsutsui; 謙筒井; Hiroyuki Otsuka; 寛之大塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】集光型太陽光発電装置の集光倍率を向上させ
る。【解決手段】板状の両面型光電変換装置を、集光反射
鏡の曲面状の反射面と開口面とで囲まれ、屈折率が高い
媒体で充填された空間内に、受光面が反射面と対向する
ように設置し、集光反射鏡の反射面の形状を、開口面お
よび空間を通る軸を含む任意の面で切り出される反射面
の断面における上記軸の両側の辺がそれぞれの辺上の任
意の２点の中の開口面側の点が他の点と軸から等距離に
位置する関係および他の点より外側に位置する関係の中
の少なくとも外側に位置する関係となる軸が存在するよ
うに構成する。【効果】太陽電池の面積を低減できるので、太陽光発
電モジュール製造コストの大幅低減が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は集光型太陽光発電装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽光発電システムにおいて、発電コス
トを低減するために太陽光発電装置のコスト低減が求め
られている。このための一手段として集光型太陽光発電
装置を採用し、太陽光発電システムに用いられる光電変
換装置の使用量を低減する方法がある。従来は、図２６
（ａ）に示すように反射斜面９２からなる集光装置およ
びこの中に設置された両面型光電変換装置８５からなる
集光型太陽光発電装置や同図（ｂ）に示すような反射斜
面９２および反射曲面８７からなる集光装置およびこの
中に設置された両面型光電変換装置８５からなる集光型
太陽光発電装置がある。これらの装置では入射光８６が
反射斜面９２または反射曲面８７で反射されて両面型光
電変換装置８５に集光される。よって、光電変換装置の
みを全面に敷き詰めた場合に比べて集光型太陽光発電装
置では光電変換装置８５の使用量が（光電変換装置８５
面積）／（集光型太陽光発電装置表面９１面積）に低減
できる。この逆数を集光倍率という。但し、入射光８６
が全て光電変換装置８５に入射するわけではなく、入射
光８６の入射角度によっては集光型太陽光発電装置外に
出射してしまう。このような特性の指標として、入射光
８６が光電変換装置８５に集光される確率である光学効
率を用いる。上記集光型太陽光発電装置においては、光
学効率を高めるために集光型太陽光発電装置内部をガラ
スやアクリルなどの屈折率が空気より高く、且つ透明度
の高い媒体で充填している。これらは、たとえば「第１
３回ヨーロピアンホトボルタイックソーラーエ
ネルギーコンファレンス」、１９９５年、１４８３
−１４８６ページに記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で用いて
いた平面や筒状の２次元構造の集光反射鏡では、図２６
（ａ）、（ｂ）に示すように反射斜面９２や反射曲面８
７に直角な方向の縦断面を見ると、左右の両辺が上に向
かって広がったりせばまったりする形状をしており、反
射面に平行な方向の縦断面を見ると、この断面の両端に
は反射面が存在しない。もし製造上の理由でこの断面の
両端に鏡を形成したとしてもこの面は垂直な反射鏡とな
る。この構造を用いて、太陽光線の全天年間日射のうち
直達光成分についてほぼ１００％の光学効率で集光出来
るように設計すると集光倍率が最大で４.５倍となる。
また、散乱光成分も含めた光学効率は全天年間日射量に
対しては光学効率９５％程度となる。しかし、太陽光発
電装置の変換効率を向上することにより発電コストを低
減しようとすると、高効率な光電変換装置を用いる必要
がある。このような高効率な光電変換装置は一般に製造
コストが高くなるので、これを用いた集光型太陽光発電
装置のコスト低減を図るためには光電変換装置の使用量
を低減するためにいっそうの集光倍率の向上が必要であ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】集光反射鏡の反射面の形
状を上記従来技術の２次元構造に代えて３次元構造とす
る。具体的には、集光反射鏡と、この集光反射鏡の曲面
状の反射面と開口面とで囲まれた空間内に位置するよう
に設置された少なくとも表面および裏面に受光面を有す
る板状の両面型光電変換装置と、空間を充填している空
気より屈折率が高い媒体を有し、両面型光電変換装置は
その表面および裏面の受光面が反射面と対向するように
設置されており、集光反射鏡の反射面の形状は、開口面
および空間を通る軸を含む任意の面で切り出される反射
面の断面における上記軸の両側の辺がそれぞれの辺上の
任意の２点の中の開口面側の点が他の点と軸から等距離
に位置する関係および他の点より外側に位置する関係の
中の少なくとも外側に位置する関係となる軸が存在する
形状である集光型太陽光発電装置により上記課題を解決
することが出来る。

【０００５】また、集光反射鏡の反射面の形状を回転体
としても良い。この場合の上記軸は回転体の回転軸であ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】説明を容易にするために集光反射
鏡の反射面の形状が回転体の例を図１および図２を用い
て説明する。集光反射鏡の曲面状の反射面の３次元構造
の形状は、図１では回転軸８の回りに直線（曲率ゼロの
曲線）６を回転して得られるコーン状であり、図２では
回転軸８の回りに円弧６を回転して得られるｔｏｒｕｓ
状である。両面型太陽光発電装置１は、集光反射鏡の開
口面と反射面で囲まれた空間内に回転軸８に沿って設置
され、この空間に空気より屈折率の高い媒体が充填され
ている。また、図１および図２の例では、反射面が光の
入射面側に近づくに従って外側に広がる形状となってい
るが、その一部に、外側に広がらず同じ広さの形状の部
分が存在していても良い。すなわち、回転体形状を持っ
た反射面の一部が回転軸に平行であっても良い。

【０００７】また、本発明の本質から見ると、このよう
な回転体でなくても効果がある場合がある。すなわち、
反射面が光の入射面側に近づくに従って外側に広がるよ
うな形状であれば回転体でなくても良い。またその一部
に、外側に広がらず同じ広さの形状の部分が存在してい
ても良い。その一例として図１１がある。図１１では、
曲率が異なる２つの曲線を１本の回転軸で回転して得ら
れる２つの回転体の側面をの一部を使用し、かつこれら
の側面を他の面でつなぎ合わせて１つの曲面に合成して
いる。このＸ−Ｚ断面形状は長円である。面型光電変換
装置はその表面および裏面の受光面が反射面と対向する
ように設置される。

【０００８】さらに反射面の形状を一般化すると、上記
課題を解決するための手段の第１段落の記述のようにな
る。

【０００９】次に、それと反射面とで囲まれた空間を形
作る開口面について図３０を用いて説明する。図３０
（ａ）に示すような、反射面３の端部に凹凸がない場合
は、光入射面側（図の上部）の反射面３の端部を外周部
１０４とする平面が開口面であることは容易に理解でき
る。また、図３０（ｂ）に示すように反射面の端部に凹
凸がある場合は、反射面３の端部の中で、最も内側（図
の下側）に位置する点１０６を含む平面１０５と反射面
３との交線を外周部１０４とする平面が開口面となる。
言い換えると、その平面以外の部分はすべて反射面で囲
まれた空間の中で、体積が最も大きい空間を形作る平面
が開口面である。

【００１０】また、本発明の本質から見れば、両面型光
電変換装置の位置については、空間内にそれが存在して
いることが第１条件である。したがって、その一部が開
口面を越えて空間の外側に存在していても問題はなく、
課題を解決するための手段の第１段落の記載はこのよう
な構成も含んでいる。

【００１１】次に、太陽光を実際に当てたときの本発明
の動作を説明する。太陽光線は直達光、散乱光に分けら
れる。直達光は春分の太陽の傾きを中心に季節に応じて
±２３.５度南北方向に傾き、朝晩では水平から南中時
の角度まで大きく変化する。また、散乱光は全天に一様
に分布しており、その日本における強度は直達光７０
％、散乱光３０％の割合である。このような太陽の日周
運動や季節における太陽高度の変化に対応して太陽光発
電装置の角度を高精度で変化させる追尾型の集光型太陽
光発電装置ではレンズを光電変換装置の前面に設置する
ことにより高集光倍率で高光学効率を得ることが出来
る。しかし、非追尾型（固定型）または季節ごとに集光
型太陽光発電装置の設置角度を調整する程度の可動式集
光型太陽光発電装置では東西に±９０度、南北に±２
３.５度の範囲で分布する７０％の直達光を高効率で集
光し、かつ全天に分布する３０％の散乱光も装置の角度
を変えることなくなるべく高効率で集光する必要があ
る。このような非追尾型または可動式集光型太陽光発電
装置では集光光学系の有効受光角度を十分に広く設計す
る必要がある。

【００１２】上記のような非追尾型または可動式集光型
太陽光発電装置に用いるための集光型太陽光発電装置に
関する本発明の実施の形態を、集光反射鏡の曲面状の反
射面として回転軸中心に直線を回転して得られた３次元
回転体構造を持つ場合について図１を用いて説明する。
図１（ａ）には回転体の鳥瞰図、同図（ｂ）には上面
図、同図（ｃ）には側面図、同図（ｄ）には正面図、同
図（ｅ）には回転方向の説明図を示す。

【００１３】まず図１（ｅ）に示すように回転軸８を中
心に第１の直線（曲率ゼロの曲線）６を回転して反射面
３を形成する。この反射面３の内部に両面型光電変換装
置１を回転軸に沿って縦方向に設置する。これにより入
射光１６は反射面３で反射され両面型光電変換装置１に
入射する。このように反射面３を設置することにより、
入射光１６の入射角度が大きい場合や、入射光１６が集
光装置表面１０の端に入射した場合などに直接両面型光
電変換装置１に入射しない光も反射によって両面型光電
変換装置１に集光することが出来る。また、反射面内部
２に屈折率が空気より高い媒体を充填することにより、
入射光１６が集光装置表面１０で屈折により曲げられる
ため、実質的に入射角を小さくすることが出来る。さら
には反射面３で反射を繰り返し集光装置表面１０に光が
当たった場合に、その角度によっては集光装置表面１０
で全反射し再び集光装置７内部に閉じ込められるため、
光学効率が高くなる。この形状においては、上記の第１
の反射面３の光入射面側（上部）の端面を外周とする円
形の平面を開口面と定義する。このような集光型太陽光
発電装置の集光反射鏡の反射面の形状においては、上記
回転軸を含む任意の面で反射面を切り出したときに、こ
の断面の軸の両側のそれぞれの辺の形状は、その辺の任
意の２点の中の開口面側の点がもう一つの点よりも軸か
ら遠くに、すなわち外側に位置する。

【００１４】この構造において直線６と集光装置表面５
とのなす角度θは、主に集光したい太陽光の最も傾いた
光の入射角をθ_in、集光装置７内部の屈折率をｎとする
と反射面３で反射された光が集光装置表面１０に当たり
全反射するための条件は θ > {arcsin(1/n)+arcsin(sin(θ_in)/n) }/2 である。θ_in＝２３.５度、ｎ＝１.５とすると、θ＞２
８.６度となる。この場合の集光倍率は５.７６となる。

【００１５】次に反射面３の高さより低い両面型光電変
換装置１を用い、反射面３として回転軸中心に曲線を回
転して得られた３次元回転体構造を持つ場合について図
２を用いて説明する。図２（ａ）には回転体の鳥瞰図、
同図（ｂ）には上面図、同図（ｃ）には側面図、同図
（ｄ）には正面図、同図（ｅ）には回転方向の説明図を
示す。

【００１６】この集光装置７においては両面型光電変換
装置１の高さが低く反射面３の集光装置表面１０に位置
する開口面の内側に両面型光電変換装置１が設置されて
いる。このため、反射面３で反射された光がより効率良
く両面型光電変換装置１に入射するように曲線６の回転
体からなる反射面３を用いる。これにより、反射面３で
反射される場合に、集光装置表面１０の端に入射した光
は中心部に入射した光よりも大きく角度が変わるため、
両面型光電変換装置１の高さが低くても両面型光電変換
装置１に入射する確率を高くすることが出来る。図４
（ａ）に曲線６として円弧を用いた場合について説明す
る。まず、両面型光電変換装置１と同じ高さの水平面を
仮集光面１１とする。対称軸１２の左側に入射する光１
６について考えると、２３.５度傾いた光が屈折率１.５
の媒体で満たした集光装置の表面１０を通過すると傾き
は１５.４度となる。この傾きの光が仮集光面１１の右
端に入射するためには、円弧６の焦点１５が仮集光面１
１の右端にある必要がある。円の焦点距離は半径の約
０.４７６の距離にあるので仮集光面１１の幅を２と
し、円弧の焦点１５が仮集光面１１の右端にあって、円
弧が仮集光面１１の左端を通過するように設計すると、
円の半径が２.７７、円の中心１４の位置が仮集光面１
１の上１.４、対称軸１２の右１.３９にくる。この円弧
の対称軸１２との交点から左側で高さが円の中心までの
円弧６を対称軸１２回りに回転することにより０度から
２３.５度の傾きを持つ入射光が仮集光面１１に入射す
るように反射面３を設計することが出来る。この場合の
両面型光電変換装置１の高さは約１.０となる。仮集光
面に入射した光は円弧６で反射されほとんどが両面型光
電変換装置１に入射する。また、この設計では円の焦点
距離は半径の約０.４７６としたが円弧の端で反射され
た光の焦点距離は短くなるため実際には２３.５度以上
傾いた光でもこの円弧６を用いて集光することが出来
る。この説明では２３.５度傾いた光につて説明したが
これ以外の傾きについても同様に設計することが出来
る。

【００１７】上記のような例では、回転体からなる曲面
状の反射面の断面において、回転軸を境に一方の側の曲
線の形状は、これと反対側の曲線と、両面型光電変換装
置の開口面側の側面を通る回転軸に垂直に引いた直線と
の交点を焦点に持つ円弧である。この形状においては、
上記の第１の反射面３の光入射面側（上部）の端面を外
周とする円形の平面が開口面である。このように円弧を
用いた場合は円弧の傾きが開口部端で垂直となる。ま
た、反射面の開口部側の端部に垂直な鏡面を追加しても
鏡面の反射率が高い場合は光学効率が低下しない。この
ため、これらの場合には、上記断面の軸の両側のそれぞ
れの辺の形状は、その開口面側の端部では、辺の任意の
２点が軸から等距離に位置するようになることがある
が、少なくとも開口面に遠い部分では開口面側の点が外
側に位置する。

【００１８】次に、集光効率を高めるために第１の直線
または曲線より曲率が大きく、開口面より遠い側に設置
された第２の曲線の回転体からなる第２の反射面４を持
つ集光型太陽光発電装置について図３および図４（ｂ）
を用いて説明する。図３（ａ）には回転体の鳥瞰図、同
図（ｂ）には上面図、同図（ｃ）には側面図、同図
（ｄ）には正面図、同図（ｅ）には回転方向の説明図を
示す。

【００１９】第１の曲線として円弧を用いた場合、集光
装置７は第１の曲線６に加えて仮集光面１１の下に仮集
光面１１と同じ幅の円弧からなる第２の曲線９を持つ。
この構造では第２の反射面４が半球状をしているため仮
集光面１１を通過した光は全て両面型光電変換装置１に
入射する。基本的設計は図２および図４（ａ）に示す場
合と同様で図４（ｂ）に示すように第２の曲線９を追加
しただけである。また第２の曲線が円弧でなくても第１
の曲線より曲率の大きい曲線を用いることにより集光効
率を高めることが出来る。

【００２０】上記の集光型太陽光発電装置において両面
型光電変換装置１の外形を図５（ａ）、（ｂ）や図６
（ａ）、（ｂ）に示すようにすることにより両面型光電
変換装置１の一部が集光装置外部にはみ出した構造を形
成することができる。この構造により、集光装置からは
み出した部分１８に形成された電極から容易に外部電気
配線とのコンタクトをとることが出来る。

【００２１】また、上記の集光型太陽光発電装置におい
て、反射面１９としての断面が溝構造を持つ溝付きの反
射面を採用した構造について図７を用いて説明する。こ
の溝は回転体形状をした反射面１９の上に回転軸方向に
向かって形成されている。同図（ａ）に示すように反射
面３で反射された反射光２０が光軸２２に沿って走る場
合、この光が集光装置表面１０に入射する角度２４が全
反射するには大きすぎる場合、この光は集光装置表面１
０を透過して集光装置外へ出射してしまう。しかし、同
図（ｂ）に示すように溝付きの反射面１９で反射される
と、この溝により光軸２３に沿って反射されるため反射
光２１と集光装置表面１０とが成す角度２５が同図
（ａ）の場合よりも小さくなる。このため集光装置表面
１０で全反射し再び集光装置内部に折り返されるため集
光効率が高まる。

【００２２】次に、曲線６として放物線の一部を用いた
場合の反射面３の設計法について図８を用いて説明す
る。

【００２３】基本的には図３を用いて説明した円弧を用
いた場合と同様である。放物線は焦点距離をｐとすると
ｘ−ｙ平面ではｙ＝（ｘ²）/４ｐと表される。この曲線
を中心軸１３とｙ軸が一致するように傾けて、放物線の
原点１４と焦点１５が中心軸１３上を通り焦点が仮集光
面１１の右端にくるようにする。また、この放物線６が
仮集光面１１の左端を通るように設計すると放物線６が
得られる。この場合、集光装置表面１０は放物線の傾き
が垂直になる所まで高くすることが出来る。しかし、こ
れでは集光装置の高さが両面型光電変換装置１に比べて
非常に高くなり、ひいては集光型太陽光発電装置の高さ
が高くなってしまう。また、この高さが高いと、この集
光装置で確実に集光できる最も傾いた光の角度より大き
い角度の入射角を持つ入射光はほとんど両面型光電変換
装置１に集光することが出来なくなる。このため、集光
倍率と光学効率の積が最も高くなるように集光装置表面
１０の位置を決定することが重要である。また、更に光
学効率を高めるために、図９に示すように円弧からなる
第２の曲線９を用いることが考えられる。

【００２４】上記の例は、回転体からなる曲面状の反射
面の断面において、回転軸を境に一方の側の曲線の形状
は、これと反対側の曲線と、両面型光電変換装置の開口
面側の側面を通る回転軸に垂直に引いた直線との交点を
焦点に持つ放物線の一部である。

【００２５】これまで述べたように第１の曲線としては
円弧反射鏡、放物線反射鏡などが代表的な形状として考
えられるが、両面型光電変換装置の製造コストと集光倍
率および光学効率を勘案して集光型太陽光発電装置の製
造コストが最も小さくなる構造を採用することが望まし
い。この様な構造においては、上記円弧反射鏡、放物線
反射鏡に加えてこれらの間の形状を持つ曲線反射鏡を用
いることが好ましい場合がある。また、工作精度の限界
や、工作コスト面での制約からあえてこれらの曲線に精
度良く一致した曲線を用いず凹凸部の曲率を小さくした
り面精度を下げて作成する場合が生じることが考えれれ
る。これらの場合においても、太陽光線の波長のうち光
電変換装置が光電変換に利用する範囲の波長の光が拡散
反射にならずに、目視で正反射と認められる程度の反射
面の精度があれば十分であり、曲線の主な部分を上記設
計の曲線の形状に近づけることにより集光型太陽光発電
装置の製造コストの低減が図れることはいうまでもな
い。

【００２６】図２９（ａ）、（ａ’）に示すように、第
１の反射面の断面が折れ線になるような凸部を持つ、言
い換えると、異なる傾きを持つ複数の反射面を組み合わ
せた形状を持つ第１の多段反射面１００によって上記の
反射面を近似したり、さらには図２９（ｂ）、（ｂ’）
のように第２の反射面として多段反射面１０１を用いて
第２の反射面を近似したりすることも考えられる。

【００２７】また、図２９（ｃ）、（ｃ’）に示すよう
に、上面から見た場合に多角形になるように形成した場
合は、断面形状が曲線の場合には縦方向の多段反射面
の、折れ線の場合には多面体の第１または第２の多段反
射面または集光反射多面を持つ。

【００２８】上記のような集光型太陽光発電装置を複数
個用いて集光型太陽光発電モジュールを形成する場合に
は図１０（ａ）に示すように各集光装置表面１０の向き
を一定にしてモジュールを形成する。しかし、これでは
モジュール表面に入射した光２９が全て同一方向に反射
されてしまう。このためモジュールの表面に鏡を設置し
たのと同じになり、太陽光の角度によっては周辺に反射
光３０によるスポットが生じ、まぶしさによる不快感を
与えたり、場合によってはこれが原因となって事故を引
き起こすことも考えられる。この様な反射光による害の
発生を防止するために集光装置表面１０を曲面にした
り、各集光装置表面１０の表面を若干傾けて、その傾き
を各方向にバラバラに向けることにより反射の害を低減
することが考えられる。この一例として、図１０（ｂ）
に示すように集光装置表面にレンズ状の曲面２８を設け
た場合、この曲面２８の曲率が大きくなるほど反射によ
る害は低減できるが集光装置の光学効率は低下する。ま
た、凹凸が大きくなると塵埃がモジュール表面に堆積し
やすくなってしまう。特に光学効率の低下を抑制するた
めにはレンズ厚みをレンズ幅の１５％以下に抑える必要
がある。

【００２９】また、上記レンズの形状としては、図２８
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような凹凸面からなる集
光型太陽光発電装置表面９０をＹ軸回りに回転して得ら
れるレンズ状などの回転体表面や、これらをＺ軸方向に
長く伸ばして得られるシリンドリカルレンズなどの２次
元的な曲面、さらにはこれらの形状を多面体で近似した
形状などが考えられる。

【００３０】太陽光の中で約７０％を占める直達光成分
は春分の傾きを中心に季節に応じて±２３.５度南北に
傾き、朝晩では水平から南中時の角度まで主に東西方向
に大きく変化する。このため集光装置の集光特性を東西
方向に強くなるように設計し、南北方向には主に±２
３.５度の光のみ集光できるように設計することにより
集光倍率を高くすることが出来る。この例を図１１を用
いて説明する。例えば円弧と放物線を用いて反射曲線を
作る場合、図１１のＺ軸に沿った東西方向の曲線に曲率
の大きい円弧を用いＸ軸に沿った南北方向の曲線に曲率
の小さい放物線を用いることにより円弧のみを用いた場
合に比べて集光倍率を高くすることができる。この場
合、東西方向と南北方向の間にある曲線については曲率
を徐々に変化させてなだらかな反射面を作る。すなわ
ち、Ｘ−Ｚ断面形状が長円になっている。このような反
射面では、図１１のＹ軸を含む断面の両側の辺は対称で
あり、これらの辺の中で曲率の最大値を有するＺ軸方向
の反射面の断面と最小値を有するＸ軸方向の反射面の断
面とは直交しているこれまでに述べた集光型太陽光発電
装置を複数個用いて集光型太陽光発電モジュールを形成
する方法について図１２を用いて説明する。上面から見
た形が円や長円などの形をした集光型太陽光発電装置３
５を組み合わせる場合、図１２（ｂ）のように集光型太
陽光発電モジュール３７内に集光型太陽光発電装置３５
で埋まらない空間３６が形成される。このため、集光型
太陽光発電モジュール３７内の集光型太陽光発電装置３
５の充填効率が低下し集光型太陽光発電モジュールの光
電変換効率が低下してしまう。これを防ぐために図１２
（ａ）に示すように集光型太陽光発電装置の外周３３に
内接する六角形の外周形状を持つ六角壁３４で集光型太
陽光発電装置を切り落として、集光装置の外形の投影面
が六角形になる形状とし、これらを組み合わせて図１２
（ｃ）に示すような集光型太陽光発電モジュール３７を
形成することにより充填効率を１００％とすることが出
来る。また、この形状は六角形に限らず四角や三角でも
充填効率を高めることは出来る。

【００３１】上記の形状をした集光型太陽光発電装置を
単独で使用する場合は、六角形に切り落とされた側面に
反射鏡を形成しこの面を反射面とする必要がある。これ
は、この面に入射した光が集光型太陽光発電装置の外部
に出射してしまい光学効率が低下するのを防ぐためであ
る。この場合は上記六角壁３４の上側の端部の六角形が
開口面となる。しかし、六角形の集光型太陽光発電装置
を複数個用いて集光型太陽光発電モジュールを形成する
場合は集光型太陽光発電装置の切り出された端面に反射
鏡を形成しなくても、この面に入射した光は隣接する集
光型太陽光発電装置に入り、その集光型太陽光発電装置
内に設置された光電変換装置に入射するため、集光型太
陽光発電モジュール全体としては光電変換効率は低下し
ない。また、逆にこの集光型太陽光発電装置には隣接し
た集光型太陽光発電装置から光が入るため実質的には集
光型太陽光発電装置の光電変換効率や光学効率は六角形
の側面に鏡を形成したものと形成しないもので違いはな
くなる。むしろ、反射鏡の反射率を考慮すると反射鏡が
無い方が有利である。また、反射鏡を形成しない場合は
個々の集光型太陽光発電装置を形成した後組み合わせる
のではなく、これらの集合体を連続した一体型の集光装
置として形成することが出来るため製造コストの低減が
図れる。このような形状では、図３０（ｂ）に示すよう
に反射面３の端部の中で、最も内側（下側）に位置する
点１０６を含む平面１０５の反射面３の内側の部分を開
口面とする。この場合も、図３０（ａ）のような形状と
同様に開口面より内側（下側）に位置する部分には必ず
集光反射鏡の反射面が存在する。

【００３２】図１１で説明したように集光型太陽光発電
装置の外形が円ではなく長円状をしている場合は、この
外周を正六角形ではなく図１３（ａ）に示すように縦に
長い六角形で切り出したものを図１３（ｂ）のように組
み合わせることにより集光型太陽光発電モジュール内の
集光型太陽光発電装置の充填効率を１００％とすること
が出来る。

【００３３】図１４に集光型太陽光発電モジュールの全
体図を示す。集光型太陽光発電モジュールの外形を凹凸
のない四角形にする場合は半分または４分の１に切った
形の集光型太陽光発電装置を用いる必要がある。この場
合は第１の１/２集光型太陽光発電装置３９と第２の１/
２集光型太陽光発電装置４０や１/４集光型太陽光発電
装置４１などではそれぞれの光学特性の違いや対称性の
違いから発電特性が違ってくる。このためこれらの集光
型太陽光発電装置で発電した電力を取り出す場合はそれ
ぞれの型の集光型太陽光発電装置同士で結線したり、対
称性を考慮してこれらを組み合わせるなどの工夫をする
ことにより集光型太陽光発電モジュールの発電量を最適
化することが出来る。

【００３４】集光型太陽光発電モジュール内に配置され
た集光型太陽光発電装置には図１５に示すように両面型
光電変換装置が組み込まれている。この光電変換装置は
両面型であるため、第１の面４３とその反対側の第２の
面４４を持つ。この第１の面４３と第２の面４４にそれ
ぞれ光が入射した場合の光電変換効率に差がある場合に
は図１５（ａ）のような配置に光電変換装置を置いた場
合は、太陽光が上方から入射した場合と下方から入射し
た場合では光電変換装置で発生する発電量に差が生じて
しまう。たとえば、図１５の上方を北に、下方を南にな
るように集光型太陽光発電モジュールを設置した場合に
は、この集光型太陽光発電モジュールの発電量が夏と冬
で大きく違ってくることになる。同様に図１５の上方を
東に、下方を西になるように集光型太陽光発電モジュー
ルを設置した場合には朝晩での集光型太陽光発電モジュ
ールの発電量が大きく違ってくることになる。これを防
ぐためには同図（ｂ）に示すように、集光型太陽光発電
モジュール内の集光型太陽光発電装置の配置を第１の面
４３と第２の面４４がほぼ同数だけ同じ方向を向くよう
に配置することにより季節や時間帯での発電量の変化を
小さく抑えることが出来る。また、逆に午後の発電量を
増やしたいとか冬の発電量を増やしたい等の要請がある
場合は第１の面４３が全て同じ方向を向くように配置し
たり、同一方向を向く数の割合を所望の割合に設定する
ことにより発電量の季節変化、時間変化を調整すること
が出来る。

【００３５】集光型太陽光発電モジュール内に配置され
た集光型太陽光発電装置４５間の電極の結線法を図１６
を用いて説明する。両面型光電変換装置４５の両端およ
び下面にある反射面３からはみ出した部分に第１の極性
の電極４６および第２の極性の電極４７を形成する。こ
れらの配線が両端にある場合は図１６（ａ）のように横
方向に取り出した集光型太陽光発電装置間配線４８によ
って直列に接続する事が出来る。また、これらを一定の
数だけまとめて並列接続することにより集光型太陽光発
電モジュールの出力電流を大きくすることが出来る。第
１の極性の電極４６および第２の極性の電極４７が上下
にある場合は図１６（ｂ）に示すように両端の第１の極
性の電極４６同士を集光型太陽光発電装置内配線４９で
結線しこれと隣接する第２の極性の電極４７を集光型太
陽光発電装置間配線４８によって結線することにより直
列に接続する事が出来る。

【００３６】上記のように配線を行う場合、図１７のよ
うに両面型光電変換装置１の側面の露出部５０に表面電
極５１と裏面電極５２が形成されている場合、それらの
極性が同じ場合は図１８に示すように、この上に電極配
線用はんだ５６をかぶせる事により簡便に外部配線５７
とコンタクトを取ることができる。また、この場合は必
要に応じて表面電極５１および裏面電極５２と両面型光
電変換装置基板または反射面３上に形成された反射鏡と
の絶縁を行う必要がある。表面電極５１と裏面電極５２
の極性が異なる場合はいずれかの電極を絶縁する必要が
あることはいうまでもない。

【００３７】両面型光電変換装置１の下部の露出部の電
極５４、５５から外部配線５７とのコンタクトを取る場
合も同様の方法で形成することが出来る。

【００３８】実施例１図１９に本発明の実施例１の集光型太陽光発電装置およ
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。同図
（ａ）には反射面３に円弧の回転体を用いた例を示す。
また、同図（ａ’）には反射面３に直線の回転体を用い
た例を示す。これらの集光型太陽光発電装置においては
両面型光電変換装置１として厚み２５０μｍ、高さ５ｍ
ｍの単結晶シリコン基板を用いた両面型太陽電池を用い
集光装置内部に設置した。集光装置は、同図（ａ）（
ａ’）に示す円弧または直線の回転体からなる反射面３
を六角壁で切り取った形状を複数個平面上に配置した形
をした金型を作成し、この中に屈折率約１.５のガラス
またはアクリル系の樹脂を充填し、金型から取り出した
後、この裏面にアルミ薄膜を真空蒸着法により形成して
約９５％の反射率を持つ鏡面とすることにより一体成型
した。この集光装置の中の個々の反射面３の中心下部に
縦溝をダイシングにより形成し、この溝に両面型太陽電
池１をＥＶＡ透明樹脂を接着剤に用いて固定し、アルミ
製のフレーム４２内に保護板５８とともにはめ込むこと
により同図（ｂ）に示すような集光型光電変換モジュー
ルを作成した。このＡ−Ａ’断面図を同図（ｃ）に示
す。このように断面は大小の回転体の断面が並んいる。
集光型太陽光発電装置のサイズが小さい場合は集光装置
内部の充填材と保護板の材質を同じにして一体成型する
ことも出来る。主な集光型太陽光発電装置には第１の配
線５９および第２の配線６０を接続し、それぞれ直列ま
たは並列に結線した。また、１/２集光型太陽光発電装
置４０に接続された第３の配線６１および第４の配線６
２は１/２集光型太陽光発電装置４０どうしで結線し、
これを並列接続したのち更に第１の配線５９および第２
の配線６０と直列または並列に結線した。またＢ−Ｂ’
断面は同図（ｄ）に示すような形状である。

【００３９】実施例２図２０に本発明の実施例２の集光型太陽光発電装置およ
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。主な部分
は実施例１と同様であるが、保護板の表面をレンズ状表
面６３とすることにより反射光による害の発生を防い
だ。このレンズの形状としては、集光型太陽光発電装置
表面の外周の幅の８％の高さを持つ球面レンズ形状を採
用した。

【００４０】実施例３図２１に本発明の実施例３の集光型太陽光発電装置およ
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。同図
（ａ）に示すように反射面１９には円弧と放物線の複合
した回転体を用い、これを縦長の六角で切り出し、更に
この側面に開き角１４０度の溝を持つ形状を採用し、こ
の形状の金型を作成した。これを用いて実施例１と同様
の方法で集光型太陽光発電モジュールを作成した。この
集光型太陽光発電装置では両面型光電変換装置１として
５００μｍ厚の透明なガラス支持基板上に形成された５
０μｍ厚の薄膜型の両面型多結晶シリコン太陽電池、ま
たはステンレス基板の両面にこの薄膜型の多結晶シリコ
ン太陽電池を張り合わせた両面型光電変換装置を用い
た。

【００４１】これまでの説明では集光型太陽光発電装置
内部に設置された板状の両面型光電変換装置の方向につ
いては特に指定していない。しかし、集光型太陽光発電
装置を組み合わせて集光型太陽光発電モジュールを形成
するために六角形に切り出す場合、図２２（ａ）に示す
ように六角形３４の頂点方向に両面型光電変換装置１を
配置した場合と、図２２（ｂ）のように９０度傾いた方
向に配置した場合、さらには図２２（ｃ）のようにそれ
らの中間の方向に配置した場合で太陽光の入射方向に対
する光学効率が微妙に変化する。よって、入射方向に対
する所望の光学効率の方位依存性を得るためにはこれら
の方向を変化させながら実測するかレイトレーシングに
よる特性解析を行う必要がある。

【００４２】集光型太陽光発電装置を集光型太陽光発電
モジュールに組み込む場合に両面型光電変換装置１が配
置される方位が光学特性を大きく左右する。本発明の集
光型太陽光発電装置においては両面型光電変換装置１の
長手方向に傾いた入射光に対する光学特性が高い。よっ
て、太陽光の入射角度の変化が大きい東西方向に両面型
光電変換装置１の長手方向が向くように設計することに
より集光型太陽光発電モジュールの年間での発電量を高
めることが出来る。

【００４３】実施例４図２３（ａ）に本発明の実施例４の集光型太陽光発電装
置の構造を示す。本発明の集光型太陽光発電装置におい
ては、反射面の外周が円の場合は上面から見て円対称で
ある。また、長円の場合は長軸および短軸を通る面が対
称面となる。更に、六角側面を持つ場合はこの六角形の
頂点を結ぶ面や相対する２辺のそれぞれの中点を結ぶ面
が対称面となる。図２３（ｂ）のようにこれらの面に入
射した光がこの面に置かれたミラー６４で反射された場
合と、ミラーがなくそのまま透過した場合を考えると反
射光６７と透過光６６は対称面に対して反対向きに対称
に進む。つまり、対称面で集光型太陽光発電装置を折り
返してみると透過光も反射光も同じ軌跡を通過する。よ
って、これらの光が反射を繰り返しながら通過する軌跡
は実質的に同じである。よって、反射率１００％の鏡を
置いた場合は、鏡が無い場合と全く同じ光学効率を持
つ。よって、ミラー６４の反射率が高く厚みが集光型太
陽光発電装置の幅に比べて十分に小さい場合は対称面に
反射面が存在しても集光型太陽光発電装置の光学特性を
ほとんど低下させることはない。そこで、両面型光電変
換装置として厚み２５０μｍ、高さ７ｍｍの単結晶シリ
コン基板を用い、これを実施例１と同様の集光装置内に
設置した。これにより、図２３（ｃ）に示すように、両
面型光電変換装置の仮集光面の上部に２ｍｍが非受光部
６８の中に配置されるので、この部分に真空蒸着法で形
成した反射率の高い銀を用いたバスバー電極７０を形成
した。これにより、受光部６９に面積の大きいバスバー
電極を形成する必要が無くなり、受光部６９に位置する
光電変換部７３の面積が増加したため光電変換効率が向
上した。本発明の集光型太陽光発電装置では光電変換装
置が集光動作を行うため通常の太陽電池に比べてバスバ
ー電極７０やフィンガー電極７２の断面積を大きくする
必要がある。また、電極厚みには限度があるため必然的
に電極幅が広くなる。このため、上記の発明が光電変換
効率向上のための重要な要素となる。

【００４４】また、上記説明ではバスバー電極７０を両
面型光電変換装置上に形成した場合について説明した
が、この電極のみが両面型光電変換装置上部の非受光部
６８内に形成されても良く、これによって両面型光電変
換装置に用いられる基板材料を節約することが出来る。
この場合は、あらかじめ形成した銀の板やアルミの板を
両面型光電変換装置上部にフィンガー電極７２と電気接
触が取れるように半田や導電性ペーストで接着しこれを
集光装置内に設置した。

【００４５】これまでの説明では、板状の両面型光電変
換装置として単結晶シリコン基板を用いた両面型太陽電
池や透明支持基板上に形成された薄膜型の多結晶シリコ
ン太陽電池または両面に同じ薄膜型の多結晶シリコン太
陽電池を張り合わせた両面型光電変換装置を用いた例を
示した。しかし、本発明に用いられる両面型光電変換装
置としては上記の太陽電池または光電変換装置の構造に
限る必要はなく、光電変換部の主な材料として単結晶ま
たは多結晶シリコン以外にアモルファスシリコンやGaAs
基板、ＣＩＳ、ＣｄＴｅ、ＩｎＰやその他の化合物など
を原料としたものでも良いことはいうまでもない。ま
た、その形状は図２４（ｃ）に示すように表面に凹凸が
形成されていたり、図２４（ｂ）に示すように断面形状
が波状であったりしてもよい。また、両面型光電変換装
置としては上記の材料で形成された太陽電池そのもので
も良いが、これらを基板等に張り付けられた形状でもよ
く、その厚み７５が幅７６に比べて比較的小さい板状に
なっていればよい。

【００４６】実施例５図２５に本発明の実施例５の集光型太陽光発電装置およ
び集光型太陽光発電モジュールの構造を示す。同図
（ｃ）に住宅の屋根に集光型太陽光発電装置を設置した
場合の南北方向の断面図を示す。北側屋根７７や南側屋
根８８の表面は、一般に垂線７８から緯度と同じ角度傾
いた軸７９に垂直になってはおらず、特に北屋根では大
きく傾いている。この角度８２をずれ角と呼ぶことにす
る。このようにずれ角を持つ条件で集光型太陽光発電モ
ジュールを設置する場合には、あらかじめ集光型太陽光
発電モジュールに垂直な軸８１からずれ角８２だけ傾い
た方向から太陽光が入射するように設計することが望ま
しい。このために、同図（ａ）に示すように反射面３の
回転対称軸１２をずれ角８２だけ傾けて集光型太陽光発
電装置表面８３を従来の集光型太陽光発電装置表面８４
からずれ角だけ傾いた面とするように反射面を切り出し
形状とした。これを複数個用いて同図（ｂ）のような集
光型太陽光発電モジュールを形成した。この集光型太陽
光発電モジュールを北側屋根７７に設置することによ
り、発電量を増加させることが出来た。また、実際には
集光型太陽光発電装置表面８３で入射光が屈折するた
め、集光型太陽光発電装置内部の充填材の屈折率をｎ、
ずれ角をθ_dとすると、 θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（θ_d ）/ｎ）となる角度θだけ集光型太陽光発電装置表面８３と従来
の集光型太陽光発電装置表面８４が傾くようにすること
で更に集光効率を向上させることが出来た。このような
形状では、反射面を回転軸を含む面で切り出した断面の
回転軸の両側の辺の長さが異なり、回転軸と反射面の開
口面とが斜交する。

【００４７】これまでの説明では、主に回転対称な反射
面からなる集光装置についてその特徴を述べた。このよ
うな構造の一例を図２７に示す。図２７（ａ）には回転
体の鳥瞰図、同図（ｂ）には上面図、同図（ｃ）には側
面図を（ｄ）には正面図を示す。

【００４８】これらの集光装置においては、ほぼ垂直に
入射した光１６は反射面３で反射されたあと両面型光電
変換装置１の表面上で集光装置の対称軸近傍の線状の部
分８９に集まる。このため両面型光電変換装置１のこの
部分での入射光強度が非常に高くなる。両面型光電変換
装置１として通常の非集光型太陽電池や低倍集光用太陽
電池を用いると、このように入射光強度の高い部分では
拡散層抵抗や電極抵抗によるパワーロスが大きくなり、
太陽電池で発電した電力を有効に外部に取り出せなくな
る。これを回避する方法として、太陽電池の拡散層の抵
抗を低減したり電極幅を拡大したりすることにより抵抗
によるパワーロスを低減することが考えられる。しか
し、このような方法では拡散層の抵抗低減による電流収
集効率の低下や電極面積拡大によるシャドーイングロス
の増大を招いてしまう。そこで、集光装置の反射面の回
転対称性を若干低減し非対称性を持たせることで両面型
光電変換装置１の表面上の特定の部分に入射光が集中し
ないような形状として上記のパワーロスの発生を抑制す
ることが考えられる。

【００４９】回転対称性を低減させる方法としては図７
に示すように溝構造を持つ反射面１９を第１または第２
の反射面として用いることが考えられる。この様に溝構
造を持つことにより、回転対称軸に垂直な平面内では反
射光が溝により左右に振り分けられるため回転対称性が
解消される。この目的で反射面１９に溝を形成する場合
は、溝の斜面の角度が溝の無い場合の反射面の接線方向
に対してわずかに傾いていれば十分である。よって、溝
の開き角としては大きな値をとることになる。

【００５０】また、第１または第２の反射面として図１
１のように反射面がそれぞれ異なる曲率を持つＺ軸方向
曲線３１およびＸ軸方向曲線３２からなる構造とするこ
とにより回転対称性を低減することもできる。

【００５１】更に、図１０のように集光装置表面の形状
を回転対称ではない曲表面２８とすることにより回転対
称性を低減することもできる。このような曲表面２８と
しては例えばＸ軸方向にのみ曲率を持ちＹ軸方向には曲
率を持たないシリンドリカルレンズがある。この場合の
レンズの曲率は小さいもので十分である。

【００５２】また、図２５のように反射面の回転対称軸
１２に垂直な平面に対して傾いた面を集光型太陽光発電
装置表面８３とすることにより回転対称性を低減するこ
とが出来る。

【００５３】また、図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示
すように側面の反射鏡形状として多段反射面または集光
反射多面を用いることにより両面型光電変換装置の表面
上の特定の部分に入射光が集中しないような形状とする
ことが出来る。

【００５４】これまで、集光型太陽光発電装置や集光型
太陽光発電モジュールの形状について述べたが、これら
の形状は理想的な場合について述べており、実際には微
細な山や谷が丸くなったり、切りしろやのりしろを確保
したりする必要が出てくることが考えられるため、作成
した集光型太陽光発電装置や集光型太陽光発電モジュー
ルの形状が厳密に上記発明の形状と一致しない場合がで
てくると思われる。しかし、本発明の構造や形状をほぼ
踏襲していれば本発明の効果が得られることはいうまで
もない。また、光電変換装置の一部が集光反射鏡の開口
部の外側にはみ出していても、その面積があまり大きく
ないか表面が反射鏡になっていれば本発明の効果を低下
させることはない。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、太陽光発電モジュール
に用いられる太陽電池の面積を低減することが出来るた
め、太陽光発電モジュールの製造コストを大幅に低減す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。

【図２】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。

【図３】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。

【図４】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。

【図５】本発明の光電変換装置の一構造図である。

【図６】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。

【図７】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。

【図８】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。

【図９】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。

【図１０】本発明の集光型太陽光発電装置および集光型
太陽光発電モジュールの一構造図である。

【図１１】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【図１２】本発明の集光型太陽光発電装置および集光型
太陽光発電モジュールの一構造図である。

【図１３】本発明の集光型太陽光発電装置および集光型
太陽光発電モジュールの一構造図である。

【図１４】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。

【図１５】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。

【図１６】本発明の集光型太陽光発電装置および集光型
太陽光発電モジュールの一構造図である。

【図１７】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【図１８】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【図１９】本発明の集光型太陽光発電装置および集光型
太陽光発電モジュールの一構造図である。

【図２０】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。

【図２１】本発明の集光型太陽光発電装置および集光型
太陽光発電モジュールの一構造図である。

【図２２】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【図２３】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【図２４】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【図２５】本発明の集光型太陽光発電装置および集光型
太陽光発電モジュールの一構造図である。

【図２６】従来の集光型太陽光発電装置の一構造図であ
る。

【図２７】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【図２８】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【図２９】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【図３０】本発明の集光型太陽光発電装置の一構造図で
ある。

【符号の説明】

１：両面型光電変換装置、２：反射面内部、３：第１の
反射面、４：第２の反射面、５：集光装置表面、６：第
１の直線または曲線、７：集光装置、８：回転軸、９：
第２の曲線、１０：集光装置表面、１１：仮集光面、１
２：対称軸、１３：中心軸、１４：円弧の中心または放
物線の原点、１５：円弧または放物線の焦点、１６：入
射光、１７：両面型光電変換装置で集光装置内部にある
部分、１８：両面型光電変換装置で集光装置外部にある
部分、１９：溝構造を持つ反射面、２０：反射光１、２
１：反射光２、２２：光軸１、２３：光軸２、２４：角
度１、２５：角度２、２６：１次集光部、２７：２次集
光部、２８：曲表面、２９：入射光、３０：反射光、３
１：南北（Ｚ軸）方向の曲線、３２：東西（Ｘ軸）方向
の曲線、３３：集光型太陽光発電装置外周、３４：六角
壁、３５：集光型太陽光発電装置、３６：空間、３７：
集光型太陽光発電モジュール、３８：六角形の集光型太
陽光発電装置、３９：第１の１/２集光型太陽光発電装
置、４０：第２の１/２集光型太陽光発電装置、４１：
１/４集光型太陽光発電装置、４２：フレーム、４３：
両面型光電変換装置の第１の面、４４：両面型光電変換
装置の第２の面、４５：両面型光電変換装置、４６：第
１の極性の電極、４７：第２の極性の電極、４８：集光
型太陽光発電装置間配線、４９：集光型太陽光発電装置
内配線、５０：両面型光電変換装置の側面の露出部、５
１：側面の露出部表面の電極配線、５２：側面の露出部
裏面の電極配線、５３：集光装置下部、５４：下面の露
出部表面の電極配線、５５：下面の露出部裏面の電極配
線、５６：電極配線用はんだ、５７：外部配線、５８：
保護板、５９：第１の配線、６０：第２の配線、６１：
第３の配線、６２：第４の配線、６３：レンズ状表面、
６４：ミラー、６５：入射光、６６：透過光、６７：反
射光、６８：非受光部、６９：受光部、７０：バスバ
ー、７１：外部バスバー、７２：フィンガー、７３：光
電変換部、７４：光電変換素子、７５：厚み、７６：
幅、７７：北側屋根、７８：垂線、７９：垂線から緯度
と同じ角度傾いた軸、８０：緯度と同じ角度、８１：集
光型太陽光発電モジュールに垂直な軸、８２：垂線から
緯度と同じ角度傾いた軸と集光型太陽光発電モジュール
に垂直な軸の成す角（ずれ角）、８３：集光型太陽光発
電装置表面、８４：従来の集光型太陽光発電装置表面、
８５：両面型光電変換装置、８６：入射光、８７：反射
曲面、８８：南側屋根、８９：両面型光電変換装置上の
集光装置の軸対称部近傍、９０：凹凸面からなる集光型
太陽光発電装置表面、９１集光型太陽光発電装置表面、
９２：反射斜面、１００：第１の多段反射面、１０１：
第２の多段反射面、１０２：第１の多段反射面または集
光反射多面、１０３：第２の多段反射面または集光反射
多面、１０４：開口面の外周部、１０５：開口面を含む
平面、１０６：反射面の端部の中で内側に位置する点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村松信一東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者筒井謙東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者大塚寛之東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集光反射鏡と、該集光反射鏡の曲面状の反
射面と開口面とで囲まれた空間内に位置するように設置
された少なくとも表面および裏面に受光面を有する板状
の両面型光電変換装置と、上記空間を充填している空気
より屈折率が高い媒体を有し、上記両面型光電変換装置
は上記表面および裏面の受光面が上記反射面と対向する
ように設置されており、上記反射面の形状は、上記開口
面および上記空間を通る軸を含む任意の面で切り出され
る上記反射面の断面の上記軸の両側の辺がそれぞれの辺
上の任意の２点の中の上記開口面側の点が他の点と上記
軸から等距離に位置する関係および上記他の点より外側
に位置する関係の中の少なくとも上記外側に位置する関
係となる上記軸が存在する形状であることを特徴とする
集光型太陽光発電装置。
【請求項２】請求項１記載の集光型太陽光発電装置にお
いて、上記両面型光電変換装置は上記受光面が上記開口
面より内側に位置するように設置されていることを特徴
とする集光型太陽光発電装置。
【請求項３】請求項１記載の集光型太陽光発電装置にお
いて、上記反射面の断面の上記軸の両側の辺は対称であ
り、該辺の曲率の最大値を有する上記反射面の断面と最
小値を有する上記反射面の断面とは直交していることを
特徴とする集光型太陽光発電装置。
【請求項４】請求項１記載の集光型太陽光発電装置にお
いて、上記軸の両側の辺の長さが異なる上記反射面の断
面を有することを特徴とする集光型太陽光発電装置。
【請求項５】請求項１記載の集光型太陽光発電装置にお
いて、上記軸と上記開口面とは斜交していることを特徴
とする集光型太陽光発電装置。
【請求項６】請求項１又は２に記載の集光型太陽光発電
装置において、上記反射面の形状は回転体であり、上記
軸は上記回転体の回転軸であることを特徴とする集光型
太陽光発電装置。
【請求項７】請求項６記載の集光型太陽光発電装置にお
いて、上記回転体は曲率の異なる２つの曲線の回転体で
構成されており、上記開口面から遠い側の曲線の方が上
記開口面に近い側の曲線より曲率が大きいことを特徴と
する集光型太陽光発電装置。
【請求項８】請求項６又は７に記載の集光型太陽光発電
装置において、上記回転体の断面の上記回転軸の一方の
側の曲線の少なくとも上記開口面側の部分は、上記回転
軸に対する上記両面型光電変換装置の上記開口面側の側
面を通る垂線と上記回転軸の他方の側の曲線との交点を
焦点として描かれた、放物線の一部、円弧または上記放
物線の一部と上記円弧との間に位置する曲線の一つの形
状をなしていることを特徴とする集光型太陽光発電装
置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか一項に記載の集
光型太陽光発電装置において、上記両面型光電変換装置
の上記反射面と接している上記部分に連続した部分が上
記反射鏡の外部にはみ出しており、このはみ出した部分
に電極が形成されていることを特徴とする集光型太陽光
発電装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか一項に記載の
集光型太陽光発電装置において、上記反射面には上記軸
の長さ方向にＶ溝が形成されていることを特徴とする集
光型太陽光発電装置。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか一項に記載
の集光型太陽光発電装置において、上記媒体の光の入射
面は曲面であることを特徴とする集光型太陽光発電装
置。
【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれか一項に記載
の集光型太陽光発電装置において、該集光型太陽光発電
装置の上記光の入射面側から見た投影面は４角または６
角形状であることを特徴とする集光型太陽光発電装置。
【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれか一項に記載
の集光型太陽光発電装置において、上記両面型光電変換
装置上またはそれより上記開口面側に設置された板状の
電極を有することを特徴とする集光型太陽光発電装置。
【請求項１４】請求項１乃至１３に記載の集光型太陽光
発電装置を複数個モジュール化したことを特徴とする集
光型太陽光発電モジュール。
【請求項１５】請求項１４記載の集光型太陽光発電モジ
ュールにおいて、上記反射鏡に充填された上記媒体は上
記複数個の集光型太陽光発電装置間で連続していること
を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
【請求項１６】請求項１４記載の集光型太陽光発電モジ
ュールにおいて、上記複数個の集光型太陽光発電装置の
上記光の入射面は保護板でおおわれており、上記媒体お
よび上記保護板は同一材で互いに連続して構成されてい
ることを特徴とする集光型太陽光発電モジュール。