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JPH0661519A - 反射鏡付き光電池モジュール - Google Patents

反射鏡付き光電池モジュール

Info

Publication number
JPH0661519A
JPH0661519A JP5155390A JP15539093A JPH0661519A JP H0661519 A JPH0661519 A JP H0661519A JP 5155390 A JP5155390 A JP 5155390A JP 15539093 A JP15539093 A JP 15539093A JP H0661519 A JPH0661519 A JP H0661519A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photovoltaic
front cover
module
cells
photovoltaic module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5155390A
Other languages
English (en)
Inventor
Kim W Mitchell
ミッチェル キム−ダブリュ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Solar Industries International Inc
Original Assignee
Siemens Solar Industries International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Solar Industries International Inc filed Critical Siemens Solar Industries International Inc
Publication of JPH0661519A publication Critical patent/JPH0661519A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20—Optical components
    • H02S40/22—Light-reflecting or light-concentrating means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光電池セル出力を増加した、改善された、低
価格構造のモジュールを提供する。 【構成】 放射を受けるようフロントカバー部分（２
２，４２２，５２２）の背後に設けられた複数の光電池
セル（１４，１４Ａ，１４Ｂ，２１４，３１４，４１４
Ａ，４１４Ｂ）を持つ光電池モジュール（１０，２１
０，３１０）が、投射された放射を電気エネルギーに変
換するために、フロントカバー部分（２２，４２２，５
２２）内に、そして光電池セル（１４，１４Ａ，１４
Ｂ，２１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）上に戻し向
けるようセル（１４，１４Ａ，１４Ｂ，２１４，３１
４，４１４Ａ，４１４Ｂ）の横側に設けられた少なくと
も１つの鏡状反射器（１６，２１６，３１６，４１６，
５１６）を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には光電池モジ
ュールに、そしてさらに特定化すれば、セル上への放射
を集中させるための、複数の光電池セルの横側に設けら
れた鏡面状の反射面を持つ、光電池モジュールに、関す
る。
【０００２】
【従来の技術】標準的に、光電池セルは、利用できる電
圧と電力レベルを得るために互いに接続されてモジュー
ルとなっている。モジュールによって発生される出力電
力は、直接的にはそのセル上に衝突する総放射量、すな
わちセル上に直接的に投射された放射と、さらに反射さ
れたおよび／または外部装置によってそれらの上に反射
されたあらゆる放射、の両方を含む総放射量、に関係し
ている。
【０００３】光電池電源装置の設計者は、セルに達する
放射の量を増加させることによって、与えられた数のセ
ルから得られる電力を増大させたいと考えてきた。その
ための多くの計画が、入射放射を「集約」させるよう
に、光電池セルの受光面の前面に置かれる３次元鏡面ま
たはプリズム構造を用いることによって行われてきた。
そのような装置の例が、以下の米国特許：すなわちラピ
ンほかによる第３，４２７，２００号；ウインストンに
よる第４，００２，４９９号；メウレンバーグ，ジュニ
アによる第４，０５３，３２７号；ドッジによる第４，
３１６，４４８号；メルチオアによる第４，４４０，１
５３号；およびオーネイルによる第４，７１１，９７２
号、に見られる。ラピンほかの、ウインストンの、ドッ
ジの、およびメルチオアの特許の装置は、セル上に付加
的な放射を反射させるために、１つまたはそれ以上のセ
ルの受光面を含む平面から外側に延びる鏡を使用してい
る。オーネイルおよびメウレンバーグ，ジュニアは、入
射光を折り曲げるための、光電池セルの前面に設けられ
た、１つまたはそれ以上の反射カバーの使用を開示して
いる。それらは、広い範囲にわたって放射を捕捉し、そ
してセルのグループの上に（オーネイル、図５）、また
は放射をセル上のグリッドラインから折り曲げるために
個々のセルの面に直接的に対向して設けられたより小さ
なカバー上に（オーネイル、図１−５および６、ならび
にメウレンバーグ，ジュニア）、それを焦点合わせする
円筒形レンズの形態を取ることができる。残念なこと
に、多くの従来装置は、大きくそして製造するには高価
である。それらの鏡、またはプリズムはまた、ゴミや塵
によって暗くなりやすく、これは急激にモジュール効率
を低下させるものである。
【０００４】光電池セル上に付加的な放射を向ける別の
方法は、以下の米国特許：すなわちランプキンによる第
３，９７１，６７２号；エルケスほかによる第４，１１
６，７１８号；シェパード，ジュニアによる第４，１６
２，９２８号；ナセルほかによる第４，２４６，０４２
号；クルスほかによる第４，３２１，４１７号；および
シェンドほかによる第４，４９３，９４２号において説
明されているように、複数のセル間の、上または下に光
拡散表面を設けることである。当然、エルケスほかの、
シェパード，ジュニアの、ナセルほかの、およびクルス
ほかの、特許は、隣接セル上への内部反射のために入射
放射をフロントカバーに戻すよう方向づけるためにフラ
ットパネル光電池モジュールのセル間において実質的に
平面型拡散反射器を使用することを開示している。しか
し、拡散型反射器上に投射する放射のわずかな部分のみ
が引き続く内部反射に適当な角度で反射されるだけなの
で、この方法によって達成される電流増加は、わずかで
ある。
【０００５】
【発明の目的】こうして、多くの適用条件においては、
その上への太陽放射を集中させることによって著しく光
電池セル出力を増加させることのできる、改善された、
低価格構造のモジュールを提供することが望まれてい
る。
【０００６】
【発明の構成】基本的に本発明は、放射を収集しそして
その光電池セルの横側に達する放射を利用する、フラッ
トな光電池モジュールを提供する。そのような放射は、
これがフロントカバーで反射されて隣接セルに衝突して
電気エネルギーに変換されるような角度で、透明なフロ
ントカバー内に、鏡状に戻し反射される。これは、モジ
ュールの総反射エリアに対する電力比を増加させる結果
となる。フラットなパネルとして設計された結晶シリコ
ン光電池モジュールにおいては、本発明の構造を使用す
ることによってモジュール電力を５０パーセントまたは
それ以上、増加させることが可能である。
【０００７】ここで用いられているように、「鏡状反
射」は、鏡または他の滑らかな反射器によって得られる
制御された反射の形式、すなわち従来技術のフラットな
パネル装置の拡散反射とは反対の形式、を意味してい
る。鏡状反射器は本発明の装置において、反射光の大半
が光電池セルに到達するように光線が反射される方向を
制御するために使用される。
【０００８】望ましい実施例においては、太陽光線はこ
れがフロントカバーによって全体的に内面的に反射され
るようにフロントカバー内に戻り反射される。これはセ
ルの横側に設けられた凹面の反射面によって実行され
る。この反射面はセルの平面に、あるいはその近辺に設
けられ、そして光線を、セルからの異なる距離に衝突さ
せるように、異なる角度で反射させる、複合の放物線状
曲線を持つこともできる。このことは、基本的にセルの
近くの前もって選択されたエリアに衝突する光線の総て
が電気エネルギーに変換されるようセル内に再方向付け
されるということを可能とする。
【０００９】こうして、本発明の反射性の光電池モジュ
ールは：実質的に透明なフロントカバー部分を持つ受光
部構造と；それによる放射を受けるためにフロントカバ
ー部分の後ろに設けられた複数の光電池セルと；そして
フロントカバー部分の後ろの、、そして光電池セルの横
側には、複数の鏡状反射器とを持ち、その上に投射する
放射を電気エネルギーに変換するために、フロントカバ
ー部分に戻るよう、そして光電池セルの上に達するよう
方向付けする。望ましい実施例においては、鏡状反射器
はその上に投射される放射を光電池セル上に内部反射さ
せるためにフロントカバー部分に戻し反射するよう構成
された凹形反射面を持つ。受光構造はさらに、フロント
カバー部分と反射面との間に延びている透明材料の領域
を含むこともできる。
【００１０】
【実施例】本発明の、これらの、そして他の特徴は、添
付図面、ここでは全ての図面を通して同様の参照記号が
同様な素子に与えられている、を参照しながら行われる
以下の詳細な説明から十分に理解される。
【００１１】図１に描かれるように、本発明の望ましい
実施例によって構成された光電池モジュール１０は、直
接的にセルに衝突する放射と同様、セルの横側に投射す
る放射をも捕捉し利用するための、長められた鏡状反射
器１６によって境界分けされた複数の光電池または「ソ
ーラー」セル１４の細条１２を持っている。
【００１２】図２および図３を参照すると、長められた
鏡状反射器１６の各々は、投射放射を透明なフロントカ
バー２２内に戻し反射させ隣接細条１２（図１）のセル
１４Ａおよび１４Ｂ上に内部反射させるために、透明な
材料の領域２０の後ろに設けられた全体的に凹曲面の反
射層１８を持っている。透明なフロントカバー２２内に
反射された放射戻しの伝達は、領域２０およびフロント
カバー２２が類似の屈折率を持つことによって都合よく
行える。そのような放射は、フロントカバー２２の外側
表面において、ほとんど全部が内面方向に反射される。
これはフロントカバーがより低い屈折率を持っている外
気と接触しているので、ここでの出会い角度においては
内面反射が生ずるのである。反射層１８の曲面およびフ
ロントカバーの屈折率は内部反射を最大とするように特
別に選択される。この結果、反射層１８に投射する放射
のほとんどが光電池セル１４Ａおよび１４Ｂに到達し、
電気エネルギーに変換される。
【００１３】鏡状反射器１６の反射層１８は中央平面２
４に関して対称な飼い葉おけ状の反射面を形成する。こ
れは一方の側の第１セグメント１８Ａ及び中央面の他の
側の第２セグメント１８Ｂとからなっている。それらの
セグメントは図２に示されるように、放物線状であるこ
とが、そして複合された凹面の反射面を形成するように
頂点２６において交わっていることが望ましい。この曲
面はセグメント１８Ａの上に衝突した光線が光電池セル
１４Ｂの上に反射され、そしてセグメント１８Ｂ上に衝
突した光線が光電池セル１４Ａ上に反射されるようにな
っている。
【００１４】反射型モジュール１０の動作は、図３にお
ける２８で示されるような、その透明なフロントカバー
２２に垂直なモジュール上に投射された光線の路を考慮
することによって、よりよく理解できる。第１の放物線
セグメント１８Ａ上に投射された光線は一連の路３０に
沿って透明なフロントカバー２２内に戻し反射される。
それらの路は透明なフロントカバー２２の外側表面３４
上の領域３２に集中しそしてその集束の領域は第１放物
セグメント１８Ａによって規定される放物線の焦点と一
致している。集中させられた光線は、その入射の比較的
低い角度によって、そしてフロントカバーがそれが接触
している大樹よりもかなり高い屈折率を有しているため
に、外側表面３４において内側に反射される。外側表面
３４において内側に反射された光線は第２の光電池セル
１４Ｄ上に衝突するよう発散する路に沿って進む。
【００１５】図３に描かれている垂直な入射からの、ど
のような偏りも上に説明した集束や、光電池セル１４Ｂ
上に衝突する内側に反射された光線が到達するエリヤに
影響を与えるのは当然である。しかし、セグメント１８
Ａの放物線状曲面及び種々の素子の厚さによって、内側
に反射される光線が外側表面３４において比較的広い入
射角の範囲にわたって光電池セル上に衝突するように設
計されている。加えて、初期的には光電池セル上に衝突
しない内側に反射された光線のいくらかは、セル構造の
部分、または隣接する鏡セグメントのいずれかによって
外側表面３４に再び向かうように反射され、そしてこれ
は他の光電池セルの１つの上に衝突するまでこの装置ユ
ニット内で反射され続ける。
【００１６】図１−図３の構造においては、長められた
鏡状反射器１６は、幅においては全体として光電池セル
１４の約２分の１の大きさを持つ、複合された放物線状
反射器である。これによって、光電池セル上に衝突する
光線の量を、垂直に近い入射角に関しては約５０パーセ
ントだけ増加させられ、そして照明条件の範囲にわたっ
て、反射された光線を受けるための十分なセルエリヤを
設けることを可能とする。本発明の望ましい形態におい
ては鏡状反射器１６は１インチ（２．５４cm）の幅であ
り、光電池セル１４は２インチ（５．０８cm）の幅であ
る。こうして光電池セル１４は、半分に切断されて、そ
して（示されていない）適切な導電性リボンまたはバス
構造によって細条状に互いに接続されるような、一般的
な４インチ×４インチ（１０．１６cm×１０・１６cm）
の光電池セルとすることもできる。光電池モジュール１
０は、そのそれぞれが長められた鏡状反射器１６の１つ
によって境界分けされた、９つの光電池セルの４つの細
条を有している。こうしてこれは、全体として直接的な
太陽光線から約２６ワットの電力を生じさせることが可
能である３６個の２インチ×４インチのセルを持つこと
になる。同様の３６個のセルはモジュール１０の構造の
中に長められた鏡状反射器１６が備えられるときに、全
体の反射器効率が約８５パーセントであるならば、３５
から４０ワットの間の電力を発生する。
【００１７】透明なフロントカバー２２および鏡状反射
器１６の領域２０は太陽スペクトルの大部分を通過させ
ることができる、そして著しい温度や他の周囲条件に抵
抗することのできる、どのような材料ででも作ることが
可能である。現在においては、フロントカバー２２は石
灰ソーダガラスのような適切なガラスで作られることが
望ましく、そして領域２０は透明なアクリルのような人
造重合体材料で形成することが望ましい。アクリル材料
は押し出し、またはモールド加工によって、望ましい形
状にすることができる。
【００１８】反射層１８は一般的な方法で、つまり適当
な金属をスパッタリングまたはエバポレーションする
か、または透明な領域２０の背面状に金属を含む合成成
分をスプレーすることによって、金属化することが可能
である。逆に、分離されたフィルムがその表面に粘着的
に取り付けられることも可能である。この目的のために
適切なフィルムは、「ＥＣＰ−３００銀色太陽反射フィ
ルム」として指定されている、ミネソタ州セントパウロ
の３Ｍ社によって売られている銀化アクリルフィルムで
ある。
【００１９】このモジュール１０は、透明なポッタント
層３６が異なる素子相互を接着するような、ラミネーシ
ョン処理によって形成することが望ましい。図２に示さ
れるように、第１ポッタント層３６は透明なフロントカ
バー７２の背後に直接的に位置決めされ、その結果これ
はフロントカバーを光電池セル１４及び透明領域２０か
ら隔てている。次に、第２のポッタント層３６が光電池
セル及び透明領域２０の背後に加えられ、さらにその後
に外側保護層３８が設けられる。この保護層３８は光電
池セル及び鏡状反射器１６を周囲から絶縁している水不
透過性の材料で作られた柔軟なシートである。望ましい
実施例においてはポッタント層２６は約０．０１８イン
チ（０．４６ｍｍ）のエチレンビニールアセテート（Ｅ
ＶＡ）で形成されそして保護層３８は「テドラー」とし
て指定されている、デュポン社によって市販されている
合成材料のシートである。
【００２０】長められた鏡状反射器１６は、幅において
光電池セル１４の約半分の寸法であることが望ましい。
光電池セル１４が２インチの幅であるとき、この長めら
れた鏡状反射器１６は１インチの幅で、そして約０．３
０インチ（０．７６ｃｍ）厚さであることが望ましい。
次に、透明なフロントカバー２２は約０．１２５インチ
（０．３２ｃｍ）厚さのガラスのシートであることが望
ましい。０．０１５インチ（０．３８ｍｍ）の厚さの光
電池セルに関しては、ポッタント層３６は０．０１８イ
ンチ（０．４６ｍｍ）厚さであることが望ましい。この
構造においては、ポッタント層はコンポーネント間の効
果的な接着を提供し、そして空気と湿気を外に閉め出す
という両方の働きをしている。
【００２１】光学的立場からみれば、透明なフロントカ
バー２２、透明な領域２０及びポッタント層３６の材料
は同等の屈折率を持つことが望ましい。このことは上に
提示した材料に関して真実であり、それら全ては約１．
５の屈折率を持っている。この方法によって屈折率を整
合させることによって、モジュールの各コンポーネント
間の境界における望ましくない屈折は最少となる。屈折
層１８以外で、屈折が望まれるたった１つの場所は、透
明なフロントカバー２２の外側表面３４である。フロン
トカバー２２が、これが接触している外気よりも著しく
高い屈折率を持っているために、外側表面３４において
は内側への屈折が発生する。屈折が生じる角度の範囲は
関連する材料の相対的な屈折率を用いて公知の光学原理
から得ることができる。
【００２２】光電池モジュール１０の外側エッジに設け
られた鏡状反射器１６が、いくらかの光線を光電池セル
１４に向かわせ、そしていくらかの光をそれらから遠ざ
けるということは明かである。セルから離れる方向の光
線を利用するために、フロントカバー２２のエッジはそ
のような光線が光電池セルによって結果的に吸収される
ようにモジュールの内部に戻るよう反射されることが望
ましい。有効なエッジの処理としてはガラスのエッジを
斜めに切断し及び／またはそれに適切な反射コーテング
を施すことである。
【００２３】図４を参照すると電気的に直列に接続され
た９つのセグメントの４つの細条を持つ、図１の反射性
モジュール１０に関する電流／電圧（Ｉ−Ｖ）特性が示
されている。モジュール１０の最大電力は３９ワットを
僅かに越える程度と計算され、これは本発明の鏡状反射
器が無い同数のセルから得られる約２６ワットの出力を
５０パーセント増加させたものとなっている。
【００２４】図５−Ａ,図５−Ｂ及び図５−Ｃは一般的
な長方形光電池セルを用いて構成された３つの可能なモ
ジュールを描いている。図５−Ａはモジュール全体をカ
バーするよう隣り合わせには位置された光電池セル１１
４の３つの細条１１２で作られた従来技術光電池モジュ
ール１１０を示している。この実施例における光電池セ
ルは４インチ×４インチ（１０．１６ｃｍ×１０．１６
ｃｍ）であることが望ましく、５３ワットの最大電力を
提供する。
【００２５】図５−Ｂは細条の横側に設けられた長くさ
れた鏡状反射器２１６によって隔てられた光電池セル２
１４の３つの連続する細条２１２を持つ反射性光電池モ
ジュール２１０を描いている。鏡状反射器２１６は光電
池モジュール１０の反射器１６（図１参照）に類似であ
るが、しかし光電池セル２１４がモジュール１０の光電
池セル１４よりも幅が広いため、比例的により広くそし
てより深くなっている。鏡状反射器がそれらが隣接して
いるセルの幅の半分としたいのであれば、この鏡状反射
器２１６は２インチ（５．０８ｃｍ）の幅であることが
望ましい。光電池セル１０に関すると同様、鏡状反射器
２１６は光電池セルの細条間に、そしてモジュールの両
側に設けられ、これによってセルの細条は長さ方向エッ
ジの両側において鏡状反射器によって境界分けされる。
モジュール２１４の最大電力は接近して取り付けられた
モジュール１１４のそれを約５０パーセントまたはそれ
以上の割合で増加させ、７０ワットから８０ワットの値
となる。図５−Ｃは、モジュール１１０のセル１１４の
数に等しい数の光電池セル３１４を持つ反射性光電池モ
ジュール３１０を描いているがしかし、このセル３１４
は、モジュール２１０の反射器２１６に反射特性が類似
しているグリッド状鏡状反射器３１６によってモジュー
ルの外側エッジと同様、互いに他から隔てられている。
こうして鏡状反射器３１６は飼い葉おけ状となり、そし
て複合の放物線状断面を持つことになる。これは付加的
な太陽放射をセル上に向かせるよう、セル３１４の各々
を取り巻いている。図５−Ｃで示されているように鏡状
反射器３１６はモジュール２１０の反射器２１６に等し
い、４つの長くされたセグメント３１８を含むことがで
きる。この長くされた鏡状セグメント３１８は次に、グ
リッドを形成するための複数の短いセグメント３２０に
よって垂直方向に接続される。この特定の構造は、それ
らが横切るセグメントの放物線状プロフィールを変更す
る必要を取り除くが、しかしそれらのエリヤにあるパネ
ル上に投射された統べての光線を捕捉することは出来な
いという不都合を持っている。（示されていない）異な
るグリッド構造は、もし必要であればさらに出力電力を
拡大するために、交差点において変更された曲面を持つ
ようにも設けられる。図５−Ｃの構造においては、３６
の光電池セルは９５から１００ワットの高い出力を提供
することが可能である。このことは、図５−Ａのモジュ
ール１１０における同数の光電池セルに対して、ほとん
ど１００パーセントの増加を示している。
【００２６】別の実施例においては、本発明の長くされ
た鏡状反射器は、図６において４１６として示されてい
るＶ型鏡状反射器のような、複数の平坦な反射性セグメ
ントとして形成される。反射器４１６は、フロントカバ
ー４２２と結合して適当な屈折率を持つ透明な材料の単
独の、集積されたボデーを形成することができる透明な
材料の領域４２０の背後に設けられる。集積されたユニ
ットとしてのフロントカバー及び対応する透明領域のこ
の構造は、当然ながら図６の実施例に制約されることが
なく、図２及び図７の構造に、そして本発明の他の統べ
ての実施例に広く適用できるものであるということは理
解されるであろう。
【００２７】平坦な反射器４１６は全体としては図２及
び図３の反射器図１６と同様の方法で機能するが、反射
器４１６上に衝突した光線がフロントカバー４２２の外
側表面上に焦点合わせされていないということが異なっ
ている。代わりに、入射光線は反射器４１６のそれぞれ
の側によって反射され平行な光路４３０に沿って進み、
フロントカバー４２２の表面上の複数の領域４３２にお
いて内部反射される。最後にこの二重に反射された光線
は光電池セル４１４Ｂ上に衝突し電気エネルギーに変換
される。こうして、隣接しているセル４１４Ａ及び４１
４Ｂ上の光線の配分は、曲がった外形を持つ反射器に関
する場合とは、反射器４１６に関して異なってはいる
が、セルに到達する光線の総量は同様な方法で増大させ
られている。さらに別の実施例においては鏡状反射器１
６，２１６，３１６または４１６が図７において描かれ
ているように、スムースな方法で互いに接続された複数
の独特な放物線状の、または平坦なセグメントを持つ
「つぶされた」反射器５１６として形成することもでき
る。反射器５１６は、基本的に図２の鏡構造の放物線セ
グメント１８Ａに曲面におけると同様の、複数の放物線
状反射セグメント５１８で作られている底面を持つ透明
材料の領域５２０を有している。逆にセグメント５１８
は図６の反射器４１６の相当する部分に実質的に平行な
平坦なセグメントとすることも可能である。セグメント
５１８の各々はその上に投射された太陽放射を透明なフ
ロントカバー５２２内に戻し反射し、（示されていな
い）隣接する光電池セル上に内側反射させるよう構成さ
れている。この方法によって（図２，図５−Ｂ，図５−
Ｃ，及び図６それぞれの）鏡状反射器１６，２１６，３
１６および４１６の機能をより薄い構造で得ることが可
能となる。本発明のモジュール構造の効率はミラーコー
ティングの反射度とともに、透明なフロントカバー、ポ
ッタント層及びミラー構造のボディーを含む、その透明
な素子の光学的な透明度によって影響される。ミラーコ
ーティングの為には金が最も反射度の高い材料であり、
次に銀及びアルミニュームがそれに続く。反射度及びコ
スト要素の両方を配慮すると、銀が望ましい材料であ
る。
【００２８】どのような光電池モジュールにおけると同
様、本発明の光電池モジュールの効率もまたそれが動作
する条件によって影響される。都合の良いことに、本発
明のモジュールは入射光線の方向に関して、そしてその
ため、これが利用される時刻に関しても比較的に許容度
がある。平均的な日中においては５時間〜６時間の間有
用な太陽放射を捕捉し、そして変換することが可能であ
る。しかし、これは一般的な光電池モジュールよりも、
空気中のかすみの量に対して、より敏感である。
【００２９】上の説明から、本発明のモジュールは実質
的に平坦なパネル設計のままで、出力電力を増大させる
よう太陽セルまたは光電池セル上に付加的な放射を反射
させることができるということが理解される。１次的な
鏡状反射器は光電池セルの横側、またはセルの平面の後
ろ側、のいずれかに設けられる。
【００３０】本明細書の特許請求の範囲は、これまでに
説明された実施例に制限されることはなく、かえってそ
れらは本発明の実際の視野及び精神に含まれる統べての
変形と適用とを網羅するものとして意図されている。例
えば、反射性の構造は放物線状または平坦状のいずれか
である必要はなく、隣接するセル上に内部反射させるよ
う、透明なフロントカバー内に投射された光線を再び方
向付けして戻すために適当な、どの様な他の形状にする
ことも可能である。フロントカバーもまたこれまでに描
かれていたように平坦である必要はなく、反射性構造に
よって再び方向付けされた放射の大部分がこれに入って
セル上に反射されるために適切な、どの様な他の外形及
び仕上がりを持つことも可能である。セル自体も、長方
形以外の、例えば円形または６角形などのような望まし
い形状をとることもできる。そのような場合には、反射
性の構造は、引き続いてセル上に反射するようフロント
カバーの部分を通して投射された放射を戻し反射するた
めに設計された比較的複雑な形状を持つことも可能であ
る。
【００３１】
【発明の効果】著しく光電池セル出力を増加した、改善
された、低価格構造のモジュールを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の望ましい実施例によって構成された、
フラットパネル反射形光電池モジュールの一つの実施例
の等角投影図。
【図２】図１の鏡状反射器の領域における、図１のモジ
ュールを示すために、図１の線２−２に沿った部分拡大
断面図。
【図３】その上に投射される複数の光線路を示す、図２
の構造の詳細図。
【図４】図１のモジュールに関して計算された電流−電
圧特性を示す図。
【図５】従来技術の接近してパックされた構成において
得られる複数の方形の光電池セルによる光電池モジュー
ルの平面図（Ａ）。方形の光電池セルの３条が離れて設
けられ、そして付加的な太陽放射を捕捉しまた変換する
ための延長された鏡構造によって境界分けされている、
本発明の別の実施例によって構成された光電池モジュー
ルの平面図（Ｂ）。各モジュールが、本発明によって構
成された長方形の鏡状反射器で囲まれている、Ａおよび
Ｂのモジュールと同数の光電池セルを含む光電池モジュ
ールの部分平面図（Ｃ）。
【図６】図２に類似の、しかし本発明の別の実施例によ
って構成された鏡状反射器を示す拡大された部分断面
図。
【図７】反射器の曲面がその深さを減ずるよう「つぶさ
れた」、本発明のさらに別の実施例によって構成された
鏡状反射器の拡大された部分断面図。
【符号の説明】
１０ 光電池モジュール １２ 細条 １４ 光電池セル １６ 鏡状反射器 １８ 反射層 ２０ 透明な領域 ２２ フロントカバー ２４ 中央平面 ２６ ポッタント層 ２８ 光線路 ３０ 光線路 ３２ 焦点領域 ３４ 外側表面 １１０ モジュール １１２ 細条 １１４ セル ２１０ モジュール ２１２ 細条 ２１４ モジュール ２１６ 鏡状反射器 ３１０ 光電池モジュール ３１４ セル ３１６ 鏡状反射器 ３１８ 鏡状セグメント ３２０ 短いセグメント ４１４ セル ４１６ 鏡状反射器 ４２０ 透明な材料の領域 ４２２ フロントカバー ４３０ 光路 ４３２ 領域 ５１６ 反射器 ５１８ セグメント ５２０ 透明材料の領域 ５２２ フロントカバー

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 実質的に透明なフロントカバー部分（２
    ２，４２２，５２２）を持つ受光構造と；それによって
    伝達された放射を受けるためにフロントカバー部分（２
    ２，４２２，５２２）の背後に設けられた複数の光電池
    セル（１４，１４Ａ，１４Ｂ，２１４，３１４，４１４
    Ａ，４１４Ｂ）と；そこに投射する放射を電気エネルギ
    ーに変換するために、フロントカバー部分（２２，４２
    ２，５２２）に、そして光電池セル（１４，１４Ａ，１
    ４Ｂ，２１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）上に戻し
    方向付けするよう光電池セル（１４，１４Ａ，１４Ｂ，
    ２１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）の横側に設けら
    れた複数の鏡状反射器（１６，２１６，３１６，４１
    ６，５１６）と；を含むことを特徴とする光電池モジュ
    ール（１０，２１０，３１０）。
  2. 【請求項２】 前記鏡状反射器（１６，２１６，３１
    ６，４１６，５１６）が、光電池セル（１４，１４Ａ，
    １４Ｂ，２１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）上への
    内部反射のために、そこの上に投射された放射をフロン
    トカバー部分（２２，４２２，５２２）内に戻し反射す
    るように構成された反射性表面（１８，１８Ａ，１８
    Ｂ，２１６，３１６，４１６，５１８）を含むような、
    特許請求の範囲第１項記載の光電池モジュール（１０，
    ２１０，３１０）。
  3. 【請求項３】 前記反射性表面（１８，１８Ａ，１８
    Ｂ，２１６，３１６，４１６，５１８）が実質的に凹面
    であるような、特許請求の範囲第２項記載の光電池モジ
    ュール（１０，２１０，３１０）。
  4. 【請求項４】 前記反射性表面（１８，１８Ａ，１８
    Ｂ，２１６，３１６，４１６，５１８）が曲がった部分
    （１８，１８Ａ，１８Ｂ，５１８）を持っているよう
    な、特許請求の範囲第２項記載の光電池モジュール（１
    ０，２１０，３１０）。
  5. 【請求項５】 前記曲がった部分（１８，１８Ａ，１８
    Ｂ，５１８）が複合の曲面からなるような、特許請求の
    範囲第３項記載の光電池モジュール（１０，２１０，３
    １０）。
  6. 【請求項６】 前記曲がった部分（１８，１８Ａ，１８
    Ｂ，５１８）が複合の放物曲面からなるような、特許請
    求の範囲第３項記載の光電池モジュール（１０，２１
    ０，３１０）。
  7. 【請求項７】 前記反射性表面（１８，１８Ａ，１８
    Ｂ，２１６，３１６，４１６，５１８）が平坦部分（４
    １６）を持っているような、特許請求の範囲第２項記載
    の光電池モジュール（１０，２１０，３１０）。
  8. 【請求項８】 フロントカバー部分（２２，４２２，５
    ２２）が実質的に平坦であり、そして反射性表面（１
    ８，１８Ａ，１８Ｂ，２１６，３１６，４１６，５１
    ８）がフロントカバー部分（２２，４２２，５２２）の
    背後に設けられているような、特許請求の範囲第２項記
    載の光電池モジュール（１０，２１０，３１０）。
  9. 【請求項９】 受光構造がさらに、前記フロントカバー
    部分（２２，４２２，５２２）から前記反射性表面（１
    ８，１８Ａ，１８Ｂ，５１８）へと延びる透明材料の領
    域（２０，４２０，５２０）を含むような、特許請求の
    範囲第７項記載の光電池モジュール（１０，２１０，３
    １０）。
  10. 【請求項１０】 透明材料の前記領域（２０，４２０，
    ５２０）が、太陽放射を透過させるための合成重合体材
    料を含むような、特許請求の範囲第９項記載の光電池モ
    ジュール（１０，２１０，３１０）。
  11. 【請求項１１】 前記フロントカバー部分（２２，４２
    ２，５２２）および透明材料の前記領域（２０，４２
    ０，５２０）が互いに他と複合体となっているような、
    特許請求の範囲第９項記載の光電池モジュール（１０，
    ２１０，３１０）。
  12. 【請求項１２】 前記反射性表面（１８，１８Ａ，１８
    Ｂ，２１６，３１６，４１６，５１８）が透明材料の前
    記領域（２０，４２０，５２０）上の反射性コーティン
    グ（１８，１８Ａ，１８Ｂ，２１６，３１６，４１６，
    ５１８）を含むような、特許請求の範囲第９項記載の光
    電池モジュール（１０，２１０，３１０）。
  13. 【請求項１３】 フロントカバー部分（２２，４２２，
    ５２２）が入射放射を受けるために方向付けされた実質
    的に平坦な外側表面（３４）を持ち；光電池セル（１
    ４，１４Ａ，１４Ｂ，２１４，３１４，４１４Ａ，４１
    ４Ｂ）が共通平面内に設けられ；そして鏡状反射器（１
    ６，２１６，３１６，４１６，５１６）が前記光電池セ
    ル（１４，１４Ａ，１４Ｂ，２１４，３１４，４１４
    Ａ，４１４Ｂ）間に設けられ、そして反射器（１６，２
    １６，３１６，４１６，５１６）上に投射する放射をそ
    れが前記フロント表面（３４）において内面方向に反射
    され、そして光電池セル（１４，１４Ａ，１４Ｂ，２１
    ４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）上に方向付けされる
    ような角度でフロントカバー部分（２２，４２２，５２
    ２）内に戻し反射するためにそのエッジに平行な、飼い
    葉桶状の反射性表面（１８，２１６，３１８，３２０，
    ４１６，５１６）を含むような、特許請求の範囲第１項
    記載の光電池モジュール（１０，２１０，３１０）。
  14. 【請求項１４】 受光構造がさらに、前記フロントカバ
    ー部分（２２，４２２，５２２）から前記反射性表面
    （１８，１８Ａ，１８Ｂ，２１６，３１６，４１６，５
    １８）にまで延びている透明材料の領域（２０，４２
    ０，５２０）を含むような、特許請求の範囲第１３項記
    載の光電池モジュール（１０，２１０，３１０）。
  15. 【請求項１５】 光電池セル（１４，１４Ａ，１４Ｂ，
    ２１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）が複数の細条
    （２１２）として配置され、そして反射器（１６，２１
    ６，３１６，４１６，５１６）が前記細条（２１２）に
    平行な長められた反射性表面（１８，２１６，３１６，
    ３１８，４１６，５１８）を含むような、特許請求の範
    囲第１項記載の光電池モジュール（１０，２１０，３１
    ０）。
  16. 【請求項１６】 光電池セル（１４，１４Ａ，１４Ｂ，
    ２１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）が細条セルであ
    るような、特許請求の範囲第１５項記載の光電池モジュ
    ール（１０，２１０，３１０）。
  17. 【請求項１７】 前記長められた反射性表面（１８，２
    １６，３１６，３１８，４１６，５１８）が幅において
    光電池セル（１４，１４Ａ，１４Ｂ，２１４，３１４，
    ４１４Ａ，４１４Ｂ）の細条（２１２）の約半分である
    ような、特許請求の範囲第１５項記載の光電池モジュー
    ル（１０，２１０，３１０）。
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