JP2010165995A - Concentrator photovoltaic module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光を集光する集光レンズと、集光された太陽光を光電変換する太陽電池と、太陽電池からの熱を放熱するヒートシンクと、ヒートシンクが取り付けられたモジュールプレートと、集光レンズとモジュールプレートの位置関係を画定する筐体フレームとを備える集光型太陽光発電モジュールに関する。 The present invention includes a condensing lens that condenses sunlight, a solar cell that photoelectrically converts the collected sunlight, a heat sink that dissipates heat from the solar cell, a module plate to which the heat sink is attached, The present invention relates to a concentrating solar power generation module including an optical lens and a housing frame that defines a positional relationship between module plates.
太陽光発電装置としては、太陽電池素子を隙間無く敷き詰めて構成した太陽光発電モジュールを屋根の上などに設置した非集光固定型の平板式構造が一般的である。これに対し、太陽光発電装置を構成する部材(部品)の中で価格が高い太陽電池素子の使用量を減らす技術が提案されている。 As a solar power generation device, a non-condensing fixed type flat plate structure in which a solar power generation module configured by laying solar cell elements without gaps is installed on a roof or the like is common. On the other hand, a technique for reducing the amount of high-priced solar cell elements among members (parts) constituting the solar power generation apparatus has been proposed.
つまり、光学レンズや反射鏡などを用いて太陽光を集光し、集光した太陽光を小面積の太陽電池素子に照射することで、太陽電池素子の単位面積あたりの発電電力を大きくし、太陽電池素子のコスト(つまり、太陽光発電装置のコスト)を削減することが提案されている。 In other words, by collecting sunlight using an optical lens or a reflecting mirror, and irradiating the collected sunlight to a small area solar cell element, the generated power per unit area of the solar cell element is increased, It has been proposed to reduce the cost of the solar cell element (that is, the cost of the solar power generation device).
一般に集光倍率を上げるほど太陽電池素子の光電変換効率は向上する。しかし、太陽電池素子の位置を固定したままでは太陽光が斜光となって入射することが多くなり、太陽光を有効に利用することができない。したがって、太陽を追尾して太陽光を常に正面で受光するように構成した高集光倍率の追尾集光型太陽光発電装置が提案されている(例えば、特許文献1ないし特許文献5参照。)。
In general, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element is improved as the concentration factor is increased. However, if the position of the solar cell element is fixed, sunlight often enters as oblique light, and sunlight cannot be used effectively. Therefore, a tracking and concentrating solar power generation device with high condensing magnification configured to track the sun and always receive sunlight in front has been proposed (see, for example,
図6は、追尾集光型太陽光発電装置に適用される従来の集光型太陽光発電モジュールの概略構成を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional concentrating solar power generation module applied to a tracking concentrating solar power generation apparatus.
従来の集光型太陽光発電モジュール101は、太陽光を受光して集光する集光レンズ150(集光レンズパネル150p)と、集光レンズ150により集光された太陽光Lsを光電変換する太陽電池110とを備える。太陽電池110は、集光された太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子111とレシーバ基板120とを有し、太陽電池素子111は、レシーバ基板120に載置されている。
The conventional concentrating solar
レシーバ基板120は、太陽電池110を位置決めして載置するモジュールプレート170に連結され、モジュールプレート170は、集光型太陽光発電モジュール101の筐体を構成する筐体フレーム180(底部フレーム180b)に連結されている。
The
なお、筐体フレーム180は、集光レンズ150を支持するように相互に対向して配置された側部フレーム180sと、対向する側部フレーム180sを相互に連結し、モジュールプレート170が連結された底部フレーム180bを備える。
The
レシーバ基板120は、モジュールプレート170を介してヒートシンク160(ヒートシンクベース部160b、ヒートシンクフィン部160f)に連結されている。つまり、レシーバ基板120の熱エネルギーは、モジュールプレート170、モジュールプレート170に連結されたヒートシンクベース部160bを介してヒートシンクフィン部160fから外部へ放熱される構成としてある。
The
レシーバ基板120とヒートシンク160との間に配置されたモジュールプレート170は、レシーバ基板120とヒートシンク160との間の熱伝導性を向上させる必要があることから、高価な熱伝導率の高い材料を適用する必要があり、例えばアルミニウム合金で形成されている。また、筐体フレーム180(側部フレーム180s、底部フレーム180b)は、強度を確保する必要があることから、鉄合金などで形成されている。
Since the
レシーバ基板120には、太陽電池素子111の電極に接続された配線パターンが形成され、配線パターンには、配線部材121が接続されている。配線部材121は、隣接する太陽電池素子111を相互に接続してあり、集光型太陽光発電モジュール101は、太陽電池素子111で発生した電力を集電して大電力を発生する構成としている。
A wiring pattern connected to the electrode of the
太陽電池素子111の表面には導光部131が配置され、集光された太陽光Lsを太陽電池素子111へ導光し、太陽電池素子111の表面を保護する形態としてある。また、レシーバ基板120、導光部131の周囲には、レシーバ樹脂封止部27が形成され、レシーバ基板120の表面に存在する活電部分(配線部材121など)を保護している。
A
底部フレーム180bには、集光された太陽光Lsを通過させる導光用開口部180wが形成してある。したがって、集光された太陽光Lsは、導光用開口部180wを通過し、太陽電池素子111に照射される。太陽電池素子111に照射された熱エネルギーは、レシーバ基板120からモジュールプレート170を介してヒートシンク160へ放熱される。
The
しかし、モジュールプレート170は、熱伝導率が高い材料で構成されることから、ヒートシンク160による放熱に加えて、モジュールプレート170そのものによる熱伝導がモジュールプレート170に沿った方向(平板方向)で発生し、空間領域SRfへの放熱が発生する。つまり、空間領域SRfに熱エネルギーが蓄積し、空間領域SRfの温度を上昇させる現象が生じる。
However, since the
空間領域SRfでの温度上昇に伴い、レシーバ樹脂封止部127の樹脂の劣化が発生し、レシーバ基板20の表面の活電部分(配線部材21など)に対する信頼性を低下させる恐れが生じる。また、導光部131に樹脂を適用した場合の樹脂の劣化に伴う焦点の変動などが発生し、最適な集光をすることができず、光電変換効率が低下し、出力が低下する恐れが生じるという問題がある。
As the temperature rises in the space region SRf, the resin of the receiver
このような問題の対策として、底部フレーム80bに対流用開口部180hが形成されている。つまり、底部フレーム80bの両端に対流用開口部180hを配置し、対流AFを発生させることによって、空間領域SRsでの温度上昇を抑制している。
As a countermeasure against such a problem, a convection opening 180h is formed in the
しかし、対流AFだけでは十分な放熱効果を実現することは困難であり、また、対流用開口部180hを介して生じる対流AFに伴い、外部から、煤塵(砂、埃、虫、水など)が侵入する原因ともなり、また、導光部131の汚れの発生、配線部材121、レシーバ樹脂封止部127の熱衝撃サイクルによる劣化、損傷の原因となっていた。
However, it is difficult to achieve a sufficient heat dissipation effect only with convection AF, and dust (sand, dust, insects, water, etc.) is generated from the outside due to convection AF generated through the
太陽電池素子に集光された太陽光による熱エネルギーをレシーバ基板およびヒートシンクを介して筐体フレームの外部へ効率的に熱伝導させて放熱することにより、太陽電池素子およびレシーバ基板の温度、筐体フレームおよびモジュールプレートで構成される空間領域の温度を抑制し、筐体フレームの内側の空間領域に配置された構成部品(太陽電池素子、レシーバ基板、配線部材など)の信頼性を確保して放熱性、耐熱性、信頼性、光電変換効率を向上させた集光型太陽光発電モジュールを提供することを目的とする。 The thermal energy of sunlight condensed on the solar cell element is efficiently conducted to the outside of the housing frame through the receiver substrate and the heat sink to dissipate the heat, thereby the temperature of the solar cell element and the receiver substrate, the housing Suppresses the temperature of the space area consisting of the frame and module plate, and ensures the reliability of components (solar cell elements, receiver boards, wiring members, etc.) placed in the space area inside the housing frame to dissipate heat An object of the present invention is to provide a concentrating solar power generation module with improved performance, heat resistance, reliability, and photoelectric conversion efficiency.
本発明に係る集光型太陽光発電モジュールは、太陽光を集光する集光レンズと、該集光レンズによって集光された太陽光を光電変換する太陽電池素子と、該太陽電池素子が載置されたレシーバ基板と、該レシーバ基板からの熱を放熱するヒートシンクと、該ヒートシンクが取り付けられたモジュールプレートと、前記集光レンズと前記モジュールプレートとの間に構成される空間領域を画定する筐体フレームとを備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記モジュールプレートは、前記筐体フレームに連結され、前記太陽電池素子および前記レシーバ基板が配置された素子配置用開口部を備え、前記レシーバ基板は、前記ヒートシンクに連結され、前記ヒートシンクは、前記素子配置用開口部の周囲で前記モジュールプレートに連結されていることを特徴とする。 A concentrating solar power generation module according to the present invention includes a condensing lens that condenses sunlight, a solar cell element that photoelectrically converts sunlight condensed by the condensing lens, and the solar cell element. A receiver board, a heat sink that dissipates heat from the receiver board, a module plate to which the heat sink is attached, and a housing that defines a space region formed between the condenser lens and the module plate. A concentrating solar power generation module comprising a body frame, wherein the module plate is connected to the housing frame and includes an element arrangement opening in which the solar cell element and the receiver substrate are arranged, The receiver board is connected to the heat sink, and the heat sink is connected to the module plate around the element placement opening. And wherein the are.
この構成により、太陽電池素子に集光された太陽光による熱エネルギーをレシーバ基板およびヒートシンクを介して筐体フレームの外部へ効率的に熱伝導させて放熱することが可能となることから、太陽電池素子およびレシーバ基板の温度、筐体フレームおよびモジュールプレートで構成される空間領域の温度を抑制し、筐体フレームの内側の空間領域に配置された構成部品(太陽電池素子、レシーバ基板、配線部材など)の信頼性を確保して放熱性、耐熱性、信頼性、光電変換効率を向上させた集光型太陽光発電モジュールとすることができる。 With this configuration, it is possible to dissipate heat by efficiently conducting heat energy from sunlight condensed on the solar cell element to the outside of the housing frame via the receiver substrate and the heat sink. Components that are placed in the space area inside the housing frame (solar cell element, receiver board, wiring member, etc.) that suppress the temperature of the element and the receiver board and the temperature of the space area that is composed of the housing frame and module plate ) To ensure the reliability of heat radiation, heat resistance, reliability, and photoelectric conversion efficiency.
また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールでは、前記ヒートシンクは、前記モジュールプレートおよび前記レシーバ基板に対向して連結される平面を有するヒートシンクベース部と、該ヒートシンクベース部から延長されたフィンを有するヒートシンクフィン部とを備え、前記ヒートシンクベース部の厚さと前記ヒートシンクを構成する材料の熱伝導率との積は、前記モジュールプレートの厚さと前記モジュールプレートを構成する材料の熱伝導率との積より大きいことを特徴とする。 In the concentrating solar power generation module according to the present invention, the heat sink includes a heat sink base portion having a plane connected to the module plate and the receiver substrate, and fins extended from the heat sink base portion. A product of the thickness of the heat sink base portion and the thermal conductivity of the material constituting the heat sink is the thickness of the module plate and the thermal conductivity of the material constituting the module plate. It is characterized by being larger than the product.
この構成により、レシーバ基板からモジュールプレートの方へ熱伝導する熱エネルギーに比較して、レシーバ基板からヒートシンクベース部の方へ熱伝導する熱エネルギーを大きくすることが可能となることから、筐体フレームの外部への放熱性を向上させて、耐熱性、信頼性を向上させることができる。また、広い面積を有するモジュールプレートの厚さを抑制することが可能となることから、機械的強度を確保した状態でモジュールプレートを可能な限り薄く形成して筐体フレームのコスト、重量を低減し、安価で操作性の良い集光型太陽光発電モジュールとすることができる。 This configuration makes it possible to increase the heat energy that conducts heat from the receiver board to the heat sink base compared to the heat energy that conducts heat from the receiver board to the module plate. The heat dissipation to the outside can be improved, and the heat resistance and reliability can be improved. In addition, since it is possible to suppress the thickness of the module plate having a large area, the module plate is formed as thin as possible while ensuring the mechanical strength, thereby reducing the cost and weight of the housing frame. It is possible to provide a concentrating solar power generation module that is inexpensive and has good operability.
また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールでは、前記ヒートシンクを構成する材料の熱伝導率は、前記モジュールプレートを構成する材料の熱伝導率より大きいことを特徴とする。 In the concentrating solar power generation module according to the present invention, the thermal conductivity of the material constituting the heat sink is larger than the thermal conductivity of the material constituting the module plate.
この構成により、レシーバ基板からモジュールプレートの方へ熱伝導する熱エネルギーに比較して、レシーバ基板からヒートシンクベース部の方へ熱伝導する熱エネルギーを大きくすることが可能となることから、放熱性を向上させて、耐熱性、信頼性を向上させることができる。 This configuration makes it possible to increase the heat energy that conducts heat from the receiver board to the heat sink base compared to the heat energy that conducts heat from the receiver board to the module plate. It is possible to improve heat resistance and reliability.
また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールでは、前記ヒートシンクは、銅、アルミニウム、アルミニウム合金のうちのいずれか1つを材料として形成され、前記モジュールプレートは、鉄または鉄合金を材料として形成されていることを特徴とする。 In the concentrating solar power generation module according to the present invention, the heat sink is formed of any one of copper, aluminum, and an aluminum alloy, and the module plate is formed of iron or an iron alloy. It is formed.
この構成により、モジュールプレートに比較してヒートシンクの熱伝導性を大きくし、ヒートシンクに比較してモジュールプレートの機械的強度を大きくすることが可能となることから、放熱性および機械的強度を確保した集光型太陽光発電モジュールとすることができる。 With this configuration, it is possible to increase the thermal conductivity of the heat sink compared to the module plate and increase the mechanical strength of the module plate compared to the heat sink, thus ensuring heat dissipation and mechanical strength. It can be set as a concentrating solar power generation module.
また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールでは、前記筐体フレームは、前記集光レンズを支持するように対向して配置された側部フレームと、対向する前記側部フレームを相互に連結し前記モジュールプレートが連結された底部フレームとを備え、該底部フレームは、前記集光レンズによって集光された太陽光を通過させて導光する導光用開口部を備えることを特徴とする。 Further, in the concentrating solar power generation module according to the present invention, the housing frame includes a side frame disposed so as to be opposed to support the condensing lens, and a side frame opposed to each other. And a bottom frame connected to the module plate, the bottom frame including a light guide opening that guides sunlight through the light collected by the condenser lens. .
この構成により、集光された太陽光からレシーバ基板を遮光する遮光板として底部フレームを機能させることが可能となることから、太陽光追尾状態で追尾ズレが発生し集光スポットがずれた場合、レシーバ基板上の活電部分(配線部材など)に集光スポットが照射されることを防止して損傷を防止し、信頼性を確保することができる。また、集光レンズと底部フレームとの間の空間領域へレシーバ基板から熱伝導される熱エネルギーを抑制することが可能となることから、集光レンズの温度を外気温に近い温度に維持して集光レンズの屈折率の変化による集光効率の低下を抑制し、出力低下を防止することができる。 With this configuration, it becomes possible to function the bottom frame as a light shielding plate that shields the receiver substrate from the collected sunlight, so if tracking deviation occurs in the sunlight tracking state and the condensed spot shifts, It is possible to prevent the live spot (such as the wiring member) on the receiver substrate from being irradiated with the focused spot, prevent damage, and ensure reliability. In addition, the thermal energy conducted from the receiver substrate to the space area between the condenser lens and the bottom frame can be suppressed, so the temperature of the condenser lens is maintained at a temperature close to the outside air temperature. A decrease in light collection efficiency due to a change in the refractive index of the light collecting lens can be suppressed, and a decrease in output can be prevented.
また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールでは、前記底部フレームは、鉄または鉄合金を材料として形成されていることを特徴とする。 In the concentrating solar power generation module according to the present invention, the bottom frame is formed of iron or an iron alloy as a material.
この構成により、底部フレームの機械的強度を確保し、また、集光レンズと底部フレームとの間の空間領域へレシーバ基板から熱伝導される熱エネルギーを確実に抑制することが可能となることから、集光レンズの特性を確保して信頼性および集光効率を維持することができる。 With this configuration, the mechanical strength of the bottom frame can be secured, and the thermal energy that is thermally conducted from the receiver substrate to the space region between the condenser lens and the bottom frame can be reliably suppressed. The characteristics of the condensing lens can be secured and the reliability and condensing efficiency can be maintained.
また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールでは、前記レシーバ基板と前記ヒートシンクとの間に挿入された熱伝導シートを備えることを特徴とする。 Moreover, the concentrating solar power generation module according to the present invention includes a heat conductive sheet inserted between the receiver substrate and the heat sink.
この構成により、レシーバ基板とヒートシンクとの密着性を向上させてレシーバ基板からヒートシンクへの熱伝導を効率的に生じさせることが可能となり、熱伝導経路での熱抵抗を抑制した効率的な放熱を実現することができる。 With this configuration, it is possible to improve the adhesion between the receiver board and the heat sink to efficiently generate heat conduction from the receiver board to the heat sink, and to efficiently dissipate heat with reduced thermal resistance in the heat conduction path. Can be realized.
また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールでは、前記ヒートシンクと前記モジュールプレートとの間に挿入された断熱シートを備えることを特徴とする。 Moreover, the concentrating solar power generation module according to the present invention includes a heat insulating sheet inserted between the heat sink and the module plate.
この構成により、ヒートシンクを介したレシーバ基板からモジュールプレートへの熱伝導を防止することが可能となることから、ヒートシンクによる放熱効果をさらに向上させ、モジュールプレートへの熱伝導を防止して、モジュールプレートと集光レンズとの間の空間領域の温度上昇をより確実に抑制することができる。 With this configuration, it is possible to prevent heat conduction from the receiver board to the module plate via the heat sink. Therefore, the heat dissipation effect by the heat sink is further improved, and heat conduction to the module plate is prevented. The temperature rise in the space region between the lens and the condenser lens can be more reliably suppressed.
本発明に係る集光型太陽光発電モジュールによれば、太陽光を集光する集光レンズと、該集光レンズによって集光された太陽光を光電変換する太陽電池素子と、該太陽電池素子が載置されたレシーバ基板と、該レシーバ基板からの熱を放熱するヒートシンクと、該ヒートシンクが取り付けられたモジュールプレートと、前記集光レンズと前記モジュールプレートとの間に構成される空間領域を画定する筐体フレームとを備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記モジュールプレートは、前記筐体フレームに連結され、前記太陽電池素子および前記レシーバ基板が配置された素子配置用開口部を備え、前記レシーバ基板は、前記ヒートシンクに連結され、前記ヒートシンクは、前記素子配置用開口部の周囲で前記モジュールプレートに連結されていることから、太陽電池素子に集光された太陽光による熱エネルギーをレシーバ基板およびヒートシンクを介して筐体フレームの外部へ効率的に熱伝導させて放熱することが可能となり、太陽電池素子およびレシーバ基板の温度、筐体フレームおよびモジュールプレートで構成される空間領域の温度を抑制し、筐体フレームの内側の空間領域に配置された構成部品(太陽電池素子、レシーバ基板、配線部材など)の信頼性を確保して放熱性、耐熱性、信頼性、光電変換効率を向上させた集光型太陽光発電モジュールとすることができる。 According to the concentrating solar power generation module according to the present invention, a condensing lens that condenses sunlight, a solar cell element that photoelectrically converts sunlight collected by the condensing lens, and the solar cell element A receiver substrate on which is mounted, a heat sink that dissipates heat from the receiver substrate, a module plate to which the heat sink is attached, and a space region defined between the condenser lens and the module plate A concentrating solar power generation module including a housing frame, wherein the module plate is connected to the housing frame and includes an element arrangement opening in which the solar cell element and the receiver substrate are arranged. The receiver substrate is connected to the heat sink, and the heat sink is attached to the module plate around the element placement opening. As a result, it is possible to dissipate heat by efficiently conducting heat energy from sunlight collected on the solar cell element to the outside of the housing frame via the receiver substrate and the heat sink. Components that are placed in the space area inside the housing frame (solar cell element, receiver board, wiring member, etc.) that suppress the temperature of the element and the receiver board and the temperature of the space area that is composed of the housing frame and module plate ) To ensure the reliability of heat radiation, heat resistance, reliability, and photoelectric conversion efficiency.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施の形態1>
図1ないし図3に基づいて、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュールについて説明する。
<
Based on FIG. 1 thru | or FIG. 3, the concentrating solar power generation module which concerns on this Embodiment is demonstrated.
図1は、本発明の実施の形態1に係る集光型太陽光発電モジュールの要部構成を拡大して示す断面図である。
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing the main configuration of a concentrating solar power generation module according to
図2は、本発明の実施の形態1に係る集光型太陽光発電モジュールの概略構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the concentrating solar power generation module according to
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1は、太陽光を集光する集光レンズ50と、集光レンズ50によって集光された太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子11と、太陽電池素子11が載置されたレシーバ基板20と、レシーバ基板20からの熱エネルギーを放熱するヒートシンク60と、ヒートシンク60が取り付けられたモジュールプレート70と、集光レンズ50とモジュールプレート70との間に構成される空間領域SRを画定する筐体フレーム80(側部フレーム80s、底部フレーム80b)とを備える。
The concentrating solar
また、モジュールプレート70は、筐体フレーム80に連結され、太陽電池素子11およびレシーバ基板20が配置された素子配置用開口部70wを備える。レシーバ基板20は、ヒートシンク60(ヒートシンクベース部60b)に連結され、ヒートシンク60(ヒートシンクベース部60b)は、素子配置用開口部70wの周囲でモジュールプレート70に連結されている。
The
したがって、太陽電池素子11に集光された太陽光Lsによる熱エネルギーをレシーバ基板20およびヒートシンク60を介して筐体フレーム80の外部へ効率的に熱伝導させて放熱することが可能となることから、太陽電池素子11およびレシーバ基板20の温度、筐体フレーム80およびモジュールプレート70で構成される空間領域SRの温度を抑制し、筐体フレーム80の内側の空間領域SRに配置された構成部品(太陽電池素子11、レシーバ基板20、配線部材21など)の信頼性を確保して放熱性、耐熱性、信頼性、光電変換効率を向上させた集光型太陽光発電モジュール1とすることができる。
Therefore, it is possible to dissipate heat by efficiently conducting heat energy from the sunlight Ls collected on the
なお、太陽電池素子11およびレシーバ基板20は、太陽電池10を構成する。モジュールプレート70には、例えば5個の太陽電池10が配置されている。また、各太陽電池10に対応して配置された集光レンズ50は、複数個を一体として形成され、モジュールプレート70に対応させた集光レンズパネル50pを構成している。
Note that the
空間領域SRは、空間領域SRf、空間領域SRsで構成される。空間領域SRfは、モジュールプレート70と筐体フレーム80(底部フレーム80b)との間に構成される空間であり、空間領域SRsは、筐体フレーム80(底部フレーム80b)と集光レンズパネル50p(集光レンズ50)との間に構成される空間である。空間領域SRfと空間領域SRsを特に区別する必要が無い場合は、単に空間領域SRとする。
The space region SR is composed of a space region SRf and a space region SRs. The space region SRf is a space configured between the
レシーバ基板20は、リベットなどの締結部材(不図示)によってヒートシンク60(ヒートシンクベース部60b)に締結されている。また、ヒートシンク60は、リベットなどの締結部材(不図示)によってモジュールプレート70に締結されている。モジュールプレート70は、リベットなどの締結部材(不図示)によって筐体フレーム80(底部フレーム80b)に締結されている。
The
モジュールプレート70には太陽電池10のそれぞれに対応させて素子配置用開口部70wが形成され、太陽電池10(太陽電池素子11、レシーバ基板20)は対応する素子配置用開口部70wに配置されている。レシーバ基板20は、素子配置用開口部70wの周囲でモジュールプレート70に締結されている。
The
太陽電池10の太陽電池素子11に対応する側には、導光部材30が配置してあり、集光レンズ50が集光した太陽光Lsを効果的に太陽電池素子11に照射させる構成としてある。また、素子配置用開口部70wに配置された太陽電池10(太陽電池素子11)の周囲は、レシーバ樹脂封止部27によって被覆され、太陽電池素子11、レシーバ基板20(配線部材21などの活電部)を外部環境から保護して信頼性を確保する構成としてある。
The
レシーバ基板20には、太陽電池素子11の電極(不図示)に接続された配線パターン(不図示)が形成され、配線パターンには、配線部材21が接続されている。配線部材21は、隣接する太陽電池素子11を相互に接続してあり、集光型太陽光発電モジュール1は、太陽電池素子11で発生した電力を集電して大電力とすることが可能となる。なお、配線部材21は、例えば耐熱性の配線ケーブルで構成することが可能である。
A wiring pattern (not shown) connected to the electrode (not shown) of the
筐体フレーム80は、集光レンズ50(集光レンズパネル50p)を支持するように対向して配置された側部フレーム80sと、対向する側部フレーム80sを相互に連結しモジュールプレート70が連結された底部フレーム80bとを備え、底部フレーム80bは、集光レンズ50によって集光された太陽光Lsを通過させて導光する導光用開口部80wを備える。
The
したがって、集光された太陽光Lsからレシーバ基板20を遮光する遮光板として底部フレーム80bを機能させることが可能となることから、太陽光追尾状態で追尾ズレが発生し集光スポットがずれた場合、レシーバ基板20上の活電部分(配線部材21など)に集光スポットが照射されることを防止して損傷を防止し、信頼性を確保することができる。
Accordingly, the
つまり、集光レンズ50の中心、導光用開口部80w、太陽電池素子11は、モジュールプレート70、筐体フレーム80(底部フレーム80b、側部フレーム80s)を介して高精度に位置決めされている。また、導光用開口部80wには導光部材30が配置された形態となる。
That is, the center of the condensing
また、集光レンズ50(集光レンズパネル50p)と底部フレーム80bとの間の空間領域SRsへレシーバ基板20から熱伝導される熱エネルギーを抑制することが可能となることから、集光レンズ50の温度を外気温に近い温度に維持して集光レンズ50の屈折率の変化による集光効率の低下を抑制し、出力低下を防止することができる。
Further, it is possible to suppress the thermal energy that is thermally conducted from the
集光型太陽光発電モジュール1は、レシーバ基板20とヒートシンク60との間に挿入された熱伝導シート61を備える。したがって、レシーバ基板20とヒートシンク60との密着性を向上させてレシーバ基板20からヒートシンク60への熱伝導を効率的に生じさせることが可能となり、レシーバ基板20からヒートシンク60(ヒートシンクベース部60b)への熱伝導経路での熱抵抗を抑制した効率的な放熱を実現することができる。
The concentrating solar
なお、熱伝導シート61は、例えば、セラミックフィラーを含有するシリコーン樹脂熱伝導シート、熱伝導性のフィラーを含有するアクリル系熱伝導シートで構成され、熱伝導率は、4〜5W/(m・K)程度である。
The heat
ヒートシンク60は、モジュールプレート70およびレシーバ基板20に対向して連結される平面を有するヒートシンクベース部60bと、ヒートシンクベース部60bから延長されたフィンを有するヒートシンクフィン部60fとを備え、ヒートシンクベース部60bの厚さThbとヒートシンク60を構成する材料の熱伝導率との積は、モジュールプレート70の厚さTmpとモジュールプレート70を構成する材料の熱伝導率との積より大きいことが望ましい。
The
つまり、レシーバ基板20からモジュールプレート70の方へ熱伝導する熱エネルギーに比較して、レシーバ基板20からヒートシンクベース部60bの方へ熱伝導する熱エネルギーを大きくすることが可能となることから、ヒートシンク60を効果的に作用させて外部への放熱性を向上させ、耐熱性、信頼性を向上させることができる。
That is, since the heat energy conducted from the
また、広い面積を有するモジュールプレート70の厚さを抑制することが可能となることから、機械的強度を確保した状態でモジュールプレート70を可能な限り薄く形成して筐体フレーム80のコスト、重量を低減し、安価で操作性の良い集光型太陽光発電モジュール1とすることができる。
In addition, since it is possible to suppress the thickness of the
ヒートシンク60を構成する材料の熱伝導率は、モジュールプレート70を構成する材料の熱伝導率より大きいことが望ましい。
The thermal conductivity of the material constituting the
つまり、レシーバ基板20からモジュールプレート70の方へ熱伝導する熱エネルギーに比較して、レシーバ基板20からヒートシンクベース部60bの方へ熱伝導する熱エネルギーを大きくすることが可能となることから、放熱性を向上させて、耐熱性、信頼性を向上させることができる。
That is, compared to the heat energy conducted from the
ヒートシンク60は、銅、アルミニウム、アルミニウム合金のうちのいずれか1つを材料として形成され、モジュールプレート70は、鉄または鉄合金を材料として形成されていることが望ましい。
The
つまり、モジュールプレート70に比較してヒートシンク60の熱伝導性を大きくし、ヒートシンク60に比較してモジュールプレート70の機械的強度を大きくすることが可能となることから、放熱性および機械的強度を確保した集光型太陽光発電モジュール1とすることができる。
That is, the heat conductivity of the
本実施の形態では、ヒートシンク60は、例えば、アルミニウム合金で形成されている。アルミニウム合金の熱伝導率は、アルミニウムに添加する金属により多少変化するが、一般的に約200W/(m・K)である。また、アルミニウム合金の中でもアルミニウム合金押し出し材料として一般的に用いられるA6063合金(JIS合金呼称。Al−Si−Mgを主成分とする。)の熱伝導率は、約210W/(m・K)である。なお、熱抵抗を抑制して放熱効率を向上させるために、ヒートシンクベース部60b、ヒートシンクフィン部60fの形状、寸法は最適化されている。
In the present embodiment, the
また、モジュールプレート70は、例えば、鉄合金(鋼板)製で、厚さTmp=0.8mmの薄板を絞り加工して剛性を持たせた形状としてある。本実施の形態での鋼板の熱伝導率は、約50W/(m・K)である。したがって、厚さTmp×熱伝導率=0.8×50mm・W/(m・K)=40×10-3(W/K)である。
The
他方、ヒートシンクベース部60bは、例えば、アルミニウム合金で熱伝導率=200W/(m・K)であり、厚さThb=4mmとすれば、厚さThb×熱伝導率=4×200(mm・W)/(m・K)=800×10-3(W/K)である。
On the other hand, the heat
つまり、上述したとおり、ヒートシンクベース部60bの厚さThbとヒートシンク60を構成する材料の熱伝導率との積を、モジュールプレート70の厚さTmpとモジュールプレート70を構成する材料の熱伝導率との積より容易に大きくすることが可能である。
That is, as described above, the product of the thickness Thb of the heat
底部フレーム80bは、鉄または鉄合金を材料として形成されていることが望ましい。つまり、底部フレーム80bの機械的強度を確保し、また、集光レンズ50と底部フレーム80bとの間の空間領域SRsへレシーバ基板20から熱伝導される熱エネルギーを確実に抑制することが可能となることから、集光レンズ50の特性を維持して信頼性および集光効率を維持することができる。
The
なお、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1は、太陽光を追尾する追尾駆動機構に取り付けることによって、追尾集光型太陽光発電装置として稼動させることが可能である。
In addition, the concentrating solar
図3は、本発明の実施の形態1に係る集光型太陽光発電モジュールの効果を説明する説明図であり、(A)は従来技術での熱伝導経路を示す概念図、(B)は実施の形態1に係る集光型太陽光発電モジュールでの熱伝導経路を示す概念図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the effect of the concentrating solar power generation module according to
従来技術に係る集光型太陽光発電モジュール101(図3(A))では、太陽電池素子111が載置されたレシーバ基板120は、モジュールプレート170を介してヒートシンク160に連結されている。また、レシーバ基板120からの熱エネルギーを効果的にヒートシンク160に熱伝導させるために、モジュールプレート170は、ヒートシンク160と同様に熱伝導率の高いアルミニウム合金などが適用されている。
In the concentrating solar power generation module 101 (FIG. 3A) according to the conventional technique, the
したがって、レシーバ基板120からの熱エネルギーは、ヒートシンク160での熱伝導経路HFfを介しての放熱と同様に、モジュールプレート170での熱伝導経路HFsを介しての放熱を発生していた。また、レシーバ樹脂封止部127から空間領域SRfへの熱伝導経路HFtもわずかに生じている。
Accordingly, the heat energy from the
つまり、従来技術では、レシーバ基板120からの熱エネルギーは、モジュールプレート170を介して空間領域SRfへ放熱し、空間領域SRfの温度を上昇させる原因となっていることから、太陽電池110に対する放熱効果を十分得ることできなかった。
That is, in the prior art, the heat energy from the
また、空間領域SRfでの対流を発生させるために、従来技術(図6)では、対流用開口部180(図6)を設けていたが、対流用開口部180を介して外部から、煤塵(砂、埃、虫、水など)が侵入する原因ともなり、また、導光部材130の汚れの発生、配線部材121、レシーバ樹脂封止部127の熱衝撃サイクルによる劣化、損傷の原因となっていた。
In order to generate convection in the space region SRf, the convection opening 180 (FIG. 6) is provided in the conventional technique (FIG. 6). However, dust (from the outside through the
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1(図3(B))では、レシーバ基板20が締結されたヒートシンク60は、モジュールプレート70およびレシーバ基板20に対向して連結される平面を有するヒートシンクベース部60bと、ヒートシンクベース部60bから延長されたフィンを有するヒートシンクフィン部60fとを備えることから、レシーバ基板20からの熱エネルギーを熱伝導して外部へ放熱させる熱伝導経路HFfを構成する。
In the concentrating solar power generation module 1 (FIG. 3B) according to the present embodiment, the
他方、ヒートシンク60はモジュールプレート70に連結されていることから、ヒートシンク60からモジュールプレート70への熱伝導が存在し、モジュールプレート70は、熱伝導経路HFsを構成する。
On the other hand, since the
しかし、ヒートシンク60の熱伝導率(例えば、アルミニウム合金で200W/(m・K))は、モジュールプレート70の熱伝導率(例えば、鉄合金で50W/(m・K))に比較して大きくしてある。 However, the thermal conductivity of the heat sink 60 (for example, 200 W / (m · K) for an aluminum alloy) is larger than the thermal conductivity of the module plate 70 (for example, 50 W / (m · K) for an iron alloy). It is.
また、ヒートシンクベース部60bの厚さThbと熱伝導率との積を、モジュールプレート70の厚さTmpと熱伝導率との積より大きくしておくことにより、熱伝導経路HFfでの熱伝導を熱伝導経路HFsでの熱伝導に対して大きくすることが可能となる。
Further, by setting the product of the thickness Thb of the heat
つまり、レシーバ基板20からの熱エネルギーをヒートシンク60によって確実に外部へ放熱し、レシーバ基板20からモジュールプレート70への熱伝導を抑制することができるので、空間領域SRsでの温度上昇を防止して、空間領域SRsに配置された構成部品(太陽電池10、配線部材21など)に対する太陽光Lsによる熱エネルギーの影響を防止して、信頼性を確保し、放熱性、耐熱性、光電変換効率を向上させた集光型太陽光発電モジュール1とすることができる。
That is, the heat energy from the
また、レシーバ基板20とヒートシンク60との間に挿入された熱伝導シート61を備えることから、レシーバ基板20からの熱エネルギーはヒートシンク60へ効率的に熱伝導されるので、レシーバ樹脂封止部27から空間領域SRsへの熱伝導経路HFtでの放熱も抑制され、空間領域SRsでの温度上昇を確実に低減することができる。
Further, since the
本実施の形態によれば、空間領域SRs(空間領域SR)での温度上昇を確実に防止することが可能となることから、空間領域SRsで空気の対流を所持させる必要がなくなり、モジュールプレート70と底部フレーム80bとで構成される空間領域SRsを密閉することが可能となる。つまり、空間領域SRsは、導光用開口部80wを除いて完全に他の領域から遮蔽された状態とされる。
According to the present embodiment, it is possible to reliably prevent a temperature rise in the space region SRs (space region SR), so that it is not necessary to carry air convection in the space region SRs, and the
したがって、外部から煤塵(砂、埃、虫、水など)が侵入することを防止し、また、導光部材30の汚れの発生、配線部材21、レシーバ樹脂封止部27の熱衝撃サイクルによる劣化、損傷を防止して、信頼性の高い集光型太陽光発電モジュール1とすることができる。
Therefore, dust (sand, dust, insects, water, etc.) is prevented from entering from the outside, the
空間領域SRsを密閉し、底部フレーム80bとしてモジュールプレート70より熱伝導率の低い材料(例えば、モジュールプレート70のアルミニウム合金に対して鉄合金。)と用いることが可能となり、
また、上述したとおり、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1では、モジュールプレート70としてヒートシンク60より熱伝導率の低い材料を適用することが可能となる。したがって、熱伝導率が高くて高価な材料を用いる必要がなく、熱伝導率が低くて安価な材料を用いることが可能となることから、材料費を低減して集光型太陽光発電モジュール1を安価に製造することができる。
The space region SRs is sealed, and the
Further, as described above, in the concentrating solar
<実施の形態2>
図4に基づいて、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュールについて説明する。
<Embodiment 2>
Based on FIG. 4, the concentrating solar power generation module according to the present embodiment will be described.
図4は、本発明の実施の形態2に係る集光型太陽光発電モジュールの要部構成を拡大して説明する説明図であり、(A)は要部構成の断面図であり、(B)は放熱態様を説明するための熱抵抗の等価回路図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the main part of the concentrating solar power generation module according to Embodiment 2 of the present invention in an enlarged manner, (A) is a cross-sectional view of the main configuration, ) Is an equivalent circuit diagram of thermal resistance for explaining a heat radiation mode.
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1の基本的な構成は、実施の形態1に係る集光型太陽光発電モジュール1と同様であるので符号を援用し、主に異なる事項について説明する。
The basic configuration of the concentrating solar
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1は、ヒートシンク60とモジュールプレート70との間に挿入された断熱シート67を備える。
The concentrating solar
したがって、集光型太陽光発電モジュール1での熱抵抗の等価回路は、太陽電池素子11に連結されたレシーバ基板20の熱抵抗Rh20と、レシーバ基板20とヒートシンク60との間に配置された熱伝導シート61の熱抵抗Rh61と、熱伝導シート61に対して熱伝導経路HFf方向に配置されたヒートシンク60の熱抵抗Rh60と、ヒートシンク60に対して熱伝導経路HFs方向に配置された断熱シート67の熱抵抗Rh67と、断熱シート67に当接されたモジュールプレート70の熱抵抗Rh70とを主要な熱抵抗として備えることになる。
Therefore, the equivalent circuit of the thermal resistance in the concentrating solar
なお、熱伝導シート61の熱抵抗Rh61は、(熱伝導シート61の厚さTcs)/((熱伝導シート61の熱伝導率)×(熱伝導シート61の面積))で求められ、断熱シート67の熱抵抗Rh67は、(断熱シート67の厚さTss)/((断熱シート67の熱伝導率)×(断熱シート61の面積))で求められる。
The heat resistance Rh61 of the heat
本実施の形態では、ヒートシンク60を介したレシーバ基板20からモジュールプレート70への熱伝導(熱伝導経路HFs)を断熱シート67によって防止することが可能となることから、ヒートシンク60による放熱効果(熱伝導経路HFfによる放熱)をさらに向上させ、熱伝導経路HFsを介したモジュールプレート70への熱伝導を防止して、モジュールプレート70と集光レンズ50との間の空間領域SR(空間領域SRfおよび空間領域SRs)の温度上昇を抑制することができる。
In the present embodiment, the heat conduction (heat conduction path HFs) from the
上述した断熱シート67による効果を実現するために、具体的には次のような構成とすることが可能である。
In order to realize the above-described effect of the
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1では、断熱シート67の熱抵抗Rh67は、熱伝導シート61の熱抵抗Rh61より大きく、ヒートシンク60の熱抵抗Rh60より大きい構成としてある。
In the concentrating solar
この構成により、ヒートシンク60とモジュールプレート70との間の断熱性を確実に実現することが可能となり、モジュールプレート70への熱伝導を防止してヒートシンク60による放熱を促進することから、モジュールプレート70と集光レンズ50との間の空間領域SRの温度上昇を確実に抑制することができる。
With this configuration, heat insulation between the
熱抵抗Rh67によって熱伝導経路HFsでの放熱を抑制することが可能となるので、ヒートシンク60とモジュールプレート70との間の断熱性を実現し、モジュールプレート70と集光レンズ50との間の空間領域SRの温度上昇を確実に抑制することができる。
Since the heat resistance Rh67 can suppress the heat radiation in the heat conduction path HFs, the heat insulation between the
なお、平面的な形状、材料が特定されたときには、熱抵抗Rh61は、熱伝導シート61の厚さTcsによって調整することが可能であり、熱抵抗Rh67は、断熱シート67の厚さTssによって調整することが可能である。
When the planar shape and material are specified, the thermal resistance Rh61 can be adjusted by the thickness Tcs of the heat
また、断熱シート67は、熱伝導率を1W/(m・K)以下としてある。つまり、熱伝導率を1W/(m・K)以下に抑えることによって、ヒートシンク60とモジュールプレート70との間の断熱性を確実に実現することが可能となる。
The
つまり、熱伝導シート61の厚さTcsと断熱シート67の厚さTssとを例えば同程度とし、それぞれの面積を同程度とした場合でも、熱抵抗Rh67を熱抵抗Rh61に比較して容易に大きくすることができる。
That is, even when the thickness Tcs of the heat
したがって、断熱シート67の厚さTssを極端に厚くする必要が無くなりヒートシンク60をモジュールプレート70に確実に連結することが可能となる。
Therefore, it is not necessary to extremely increase the thickness Tss of the
この構成により、レシーバ基板20からモジュールプレート70への熱伝導を防止してヒートシンク60による放熱を促進することから、モジュールプレート70と集光レンズ50との間の空間領域SRの温度上昇をより確実に抑制することができる。
With this configuration, heat conduction from the
例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)の熱伝導率は約0.2W/(m・K)であり、熱伝導シート61の熱伝導率(4〜5W/(m・K)程度)に比較して十分小さい値である。したがって、断熱シート67の材料としては、PETを使用することが可能であり、本実施の形態では、断熱シート67は、例えば、厚さを0.5mm程度としたPETフィルムで構成することが可能である。
For example, the thermal conductivity of PET (polyethylene terephthalate) is about 0.2 W / (m · K), which is sufficient as compared with the thermal conductivity of the thermal conductive sheet 61 (about 4 to 5 W / (m · K)). Small value. Therefore, it is possible to use PET as the material of the
なお、熱伝導シート61と断熱シート67との関係について、熱抵抗、熱伝導率で規定したが、その他の条件によっても断熱シート67の作用を調整することが可能である。以下に、断熱シート67による作用を有効に発生させるための条件を示す。
In addition, although the relationship between the heat
上述したとおり、断熱シート67の熱抵抗Rh67は、断熱シート67の厚さTssによって変動する。また、熱伝導シート61の熱抵抗Rh61は、熱伝導シート61の厚さTcsによって変動する。つまり、熱伝導率が小さく断熱性を有する材料であっても厚さが薄い場合、熱抵抗は小さくなる。
As described above, the thermal resistance Rh67 of the
したがって、断熱性の良さ(熱抵抗の大きさ)を表す指標として、「厚さ(m)/熱伝導率(W/(m・K))」(単位:K・m2/W)を適用することが可能である。 Therefore, “thickness (m) / thermal conductivity (W / (m · K))” (unit: K · m 2 / W) is applied as an index representing good heat insulation (magnification of thermal resistance). Is possible.
本実施の形態では、断熱シート67の厚さTssを断熱シート67の熱伝導率で除した値は、熱伝導シート61の厚さTcsを熱伝導シート61の熱伝導率で除した値より大きい構成としてある。
In the present embodiment, the value obtained by dividing the thickness Tss of the
この構成により、熱伝導シート61によるヒートシンク60への熱伝導に対して断熱シート67の断熱特性を容易に確保することが可能となることから、ヒートシンク60とモジュールプレート70との間の断熱性を容易に実現して、モジュールプレート70と集光レンズ50との間の空間領域SRの温度上昇を高精度に抑制することができる。
With this configuration, it is possible to easily ensure the heat insulating property of the
つまり、モジュールプレート70への放熱(熱伝導経路HFs)を防止してヒートシンク60による放熱(熱伝導経路HFf)を支配的にすることができ、モジュールプレート70と集光レンズ50との間の空間領域SRの温度上昇を容易に抑制することができる。
That is, heat radiation (heat conduction path HFs) to the
例えば、直達光を850(W/m2)、集光レンズ50の平面形状を170mm(0.17m)角、反射ロスなどによる損失係数を0.85としたとき、集光レンズ50に対して照射される太陽光Lsのエネルギーは、850(W/m2)×0.17×0.17(m2)×0.85=21(W)となる。
For example, when the direct light is 850 (W / m 2 ), the planar shape of the
太陽電池素子11(太陽電池10)による光電変換で約6(W)を発生したとすれば、21W−6W=15Wが熱に変換されることとなる。 If approximately 6 (W) is generated by photoelectric conversion by the solar cell element 11 (solar cell 10), 21W−6W = 15W is converted into heat.
上述したとおり、断熱シート67の作用を効果的に発生させるためには、ヒートシンク60(ヒートシンクフィン部60f)の熱抵抗Rh60と比較して断熱シート67の熱抵抗Rh67が大きいことが必要である。つまり、この状態では、ヒートシンク60による放熱効果が大きく支配的となり、熱伝導経路HFsに比較して熱伝導経路HFfの方が効果的に熱伝導を生じ、空間領域SRでの温度上昇を抑制することができる。
As described above, in order to effectively generate the action of the
レシーバ基板20、熱伝導シート61、ヒートシンク60を介した熱伝導経路HFfでの放熱が支配的であるとき、変換された15Wの熱は、熱伝導経路HFf(ヒートシンク60)で放熱される。ヒートシンク60の熱抵抗Rh60を、例えば2K/Wとすれば、ヒートシンク60での温度上昇ΔTは、2(K/W)×15(W)=30(K)=30℃となる。
When heat radiation in the heat conduction path HFf through the
例えば、外気温が30℃であり、太陽電池素子11とヒートシンク60との間での熱抵抗(熱抵抗Rh20+熱抵抗Rh61)を1K/Wと仮定すると、太陽電池素子11と外気Ambとの間での熱抵抗は、熱抵抗Rh20+熱抵抗Rh61+熱抵抗Rh60=(1+2)(K/W)=3(K/W)である。したがって、太陽電池素子11の温度は、外気温30℃に対して3(K/W)×15W=45K(45℃)高くなっている。つまり、太陽電池素子11の温度を75℃に抑制することができる。
For example, assuming that the outside air temperature is 30 ° C. and the thermal resistance (thermal resistance Rh20 + thermal resistance Rh61) between the
したがって、ヒートシンク60の熱抵抗Rh60が、例えば上述した2K/Wであるとしたとき、熱抵抗Rh67は、2K/W以上であることが必要となる。
Therefore, when the thermal resistance Rh60 of the
熱抵抗Rh60=2K/Wのヒートシンク60に対して適用した断熱シート67の面積を例えば、S=0.0025m2とすれば、熱抵抗Rh67=(断熱シート67の厚さTss)/((断熱シート67の熱伝導率)×(断熱シート61の面積))=Tss/((断熱シート67の熱伝導率)×0.0025)≧2(K/W)、つまり、Tss/((断熱シート67の熱伝導率)≧0.0025×2(K・m2/W)=0.005(K・m2/W)となる。
If the area of the
したがって、本実施の形態では、断熱シート67の厚さTssを断熱シート67の熱伝導率で除した値は、0.005(K・m2/W)より大きい構成としてある。この構成により、断熱シート67の断熱特性を容易に確保することが可能となることから、ヒートシンク60とモジュールプレート70との間の断熱性を容易に確保することが可能となる。
Therefore, in this Embodiment, the value which remove | divided thickness Tss of the
例えば、断熱シート67について、熱伝導率=0.1K/W、厚さTss=1mmとした場合、厚さTssを熱伝導率で除した値は、1×10-3/0.1=0.01(K・m2/W)≧0.005(K・m2/W)となり、上述した条件を満たすことができる。また、熱伝導率=1K/W、厚さTss=10mmとした場合、厚さTssを熱伝導率で除した値は、10×10-3/1=0.01(K・m2/W)≧0.005(K・m2/W)となり、上述した条件を満たすことができる。
For example, when the thermal conductivity of the
<実施の形態3>
図5に基づいて、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュールについて説明する。
<Embodiment 3>
Based on FIG. 5, the concentrating solar power generation module according to the present embodiment will be described.
図5は、本発明の実施の形態3に係る集光型太陽光発電モジュールの概略構成を示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the concentrating solar power generation module according to Embodiment 3 of the present invention.
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1の基本的な構成は、実施の形態1、実施の形態2に係る集光型太陽光発電モジュール1と同様であるので符号を援用し、主に異なる事項について説明する。なお、図5では、構成の一部を簡略化し、太陽電池素子11およびレシーバ基板20を太陽電池10として示す。
The basic configuration of the concentrating solar
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1は、実施の形態1、実施の形態2に係る集光型太陽光発電モジュール1が備える底部フレーム80bを除去して筐体フレーム80の構造を簡略化したものである。
The concentrating solar
したがって、筐体フレーム80を製造するときの筐体コストを低減し、筐体フレーム80の重量を軽減し、筐体フレーム80とモジュールプレート70との組み立て工程を簡略化することが可能となり、集光型太陽光発電モジュール1を安価に作業性良く製造することが可能となる。
Therefore, it is possible to reduce the case cost when manufacturing the
上述したとおり、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1は、太陽光を集光する集光レンズ50と、集光レンズ50によって集光された太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子11と、太陽電池素子11が載置されたレシーバ基板20と、レシーバ基板20からの熱エネルギーを放熱するヒートシンク60と、ヒートシンク60が取り付けられたモジュールプレート70と、集光レンズ50とモジュールプレート70との間に構成される空間領域SRを画定する筐体フレーム80(側部フレーム80s)とを備える。
As described above, the concentrating solar
また、モジュールプレート70は、筐体フレーム80(側部フレーム80s)に連結され、太陽電池素子11およびレシーバ基板20が配置された素子配置用開口部70wを備え、レシーバ基板20は、ヒートシンク60に連結され、ヒートシンク60は、素子配置用開口部70wの周囲でモジュールプレート70に連結されている。
The
したがって、太陽電池素子11に集光された太陽光Lsによる熱エネルギーをレシーバ基板20およびヒートシンク60を介して筐体フレーム80の外部へ熱伝導させて放熱することが可能となることから、太陽電池素子11およびレシーバ基板20の温度、筐体フレーム80およびモジュールプレート70で構成される空間領域SRの温度を抑制し、筐体フレーム80の内側の空間領域SRに配置された構成部品(太陽電池素子11、レシーバ基板20、配線部材21など)の信頼性を確保して放熱性、耐熱性、信頼性、光電変換効率を向上させた集光型太陽光発電モジュール1とすることができる。
Therefore, it is possible to dissipate heat by conducting heat energy from sunlight Ls collected on the
なお、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール1では、実施の形態2で示した断熱シート67を設けることが可能であり、実施の形態2と同様に作用させることができる。その他の構成、作用は実施の形態1、実施の形態2の場合と同様であるので説明を省略する。
In addition, in the concentrating solar
1 集光型太陽光発電モジュール
10 太陽電池
11 太陽電池素子
20 レシーバ基板
21 配線部材
27 レシーバ樹脂封止部
30 導光部材
50 集光レンズ
50p 集光レンズパネル
60 ヒートシンク
60b ヒートシンクベース部
60f ヒートシンクフィン部
61 熱伝導シート
67 断熱シート
70 モジュールプレート
70w 素子配置用開口部
80 筐体フレーム
80b 底部フレーム
80s 側部フレーム
80w 導光用開口部
Amb 外気
HFf、HFs、HFt 熱伝導経路
Rh20、Rh60、Rh67、Rh70 熱抵抗
SR、SRf、SRs 空間領域
Tcs、Thb、Tmp、Tss 厚さ
Ls 太陽光
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記モジュールプレートは、前記筐体フレームに連結され、前記太陽電池素子および前記レシーバ基板が配置された素子配置用開口部を備え、
前記レシーバ基板は、前記ヒートシンクに連結され、前記ヒートシンクは、前記素子配置用開口部の周囲で前記モジュールプレートに連結されていること
を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。 A condensing lens that condenses sunlight, a solar cell element that photoelectrically converts sunlight condensed by the condensing lens, a receiver substrate on which the solar cell element is mounted, and heat from the receiver substrate A concentrating solar power generation module comprising: a heat sink that dissipates heat; a module plate to which the heat sink is attached; and a housing frame that defines a spatial region formed between the condensing lens and the module plate. There,
The module plate is connected to the housing frame, and includes an element arrangement opening in which the solar cell element and the receiver substrate are arranged.
The concentrating solar power generation module, wherein the receiver substrate is connected to the heat sink, and the heat sink is connected to the module plate around the element arrangement opening.
前記ヒートシンクは、前記モジュールプレートおよび前記レシーバ基板に対向して連結される平面を有するヒートシンクベース部と、該ヒートシンクベース部から延長されたフィンを有するヒートシンクフィン部とを備え、
前記ヒートシンクベース部の厚さと前記ヒートシンクを構成する材料の熱伝導率との積は、前記モジュールプレートの厚さと前記モジュールプレートを構成する材料の熱伝導率との積より大きいこと
を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。 The concentrating solar power generation module according to claim 1,
The heat sink includes a heat sink base portion having a plane connected to the module plate and the receiver substrate, and a heat sink fin portion having fins extended from the heat sink base portion,
The product of the thickness of the heat sink base portion and the thermal conductivity of the material constituting the heat sink is greater than the product of the thickness of the module plate and the thermal conductivity of the material constituting the module plate. Optical photovoltaic module.
前記ヒートシンクを構成する材料の熱伝導率は、前記モジュールプレートを構成する材料の熱伝導率より大きいこと
を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。 The concentrating solar power generation module according to claim 1 or 2,
The concentrating solar power generation module, wherein a heat conductivity of a material constituting the heat sink is larger than a heat conductivity of a material constituting the module plate.
前記ヒートシンクは、銅、アルミニウム、アルミニウム合金のうちのいずれか1つを材料として形成され、前記モジュールプレートは、鉄または鉄合金を材料として形成されていること
を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。 The concentrating solar power generation module according to any one of claims 1 to 3,
The heat sink is formed of any one of copper, aluminum, and an aluminum alloy, and the module plate is formed of iron or an iron alloy as a material. module.
前記筐体フレームは、前記集光レンズを支持するように対向して配置された側部フレームと、対向する前記側部フレームを相互に連結し前記モジュールプレートが連結された底部フレームとを備え、
該底部フレームは、前記集光レンズによって集光された太陽光を通過させて導光する導光用開口部を備えること
を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。 The concentrating solar power generation module according to any one of claims 1 to 4,
The housing frame includes a side frame disposed so as to support the condenser lens, and a bottom frame connected to the opposing side frames and connected to the module plate.
The bottom frame includes a light guide opening for guiding the sunlight collected by the condensing lens to pass therethrough.
前記底部フレームは、鉄または鉄合金を材料として形成されていること
を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。 The concentrating solar power generation module according to claim 5,
The concentrating solar power generation module, wherein the bottom frame is made of iron or an iron alloy.
前記レシーバ基板と前記ヒートシンクとの間に挿入された熱伝導シートを備えること
を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。 The concentrating solar power generation module according to any one of claims 1 to 6,
A concentrating solar power generation module comprising a heat conductive sheet inserted between the receiver substrate and the heat sink.
前記ヒートシンクと前記モジュールプレートとの間に挿入された断熱シートを備えること
を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。 The concentrating solar power generation module according to any one of claims 1 to 7,
A concentrating solar power generation module comprising a heat insulating sheet inserted between the heat sink and the module plate.
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