JP5015889B2 - 太陽電池パネル及び太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池パネル及び太陽光発電装置に関する。

図１９は、太陽電池セルに入射する入射光の光束密度と太陽電池セルの起電力との関係の概略をあらわすグラフである。図１９の「光束密度」は、太陽電池セルが受光する単位面積あたりの光量を意味する。図２０は、日周運動する太陽を光源として発電を行うことができる時間を説明する模式図である。

図１９に示すように、光束密度が閾値ＴＨを下回っている場合、太陽電池セルの起電力は極めて小さいが、光束密度が閾値ＴＨを上回っている場合、太陽電池セルの起電力は光束密度の上昇に概ね比例して上昇する。ただし、光束密度が飽和水準ＳＴに達すると、太陽電池セルの起電力は飽和してその上昇は緩慢になる。

したがって、図２０に示すように、太陽電池セルを南中時の太陽９３２の方向に向けて設置する場合、日の出後及び日の入り前の時間帯の低い位置にある太陽９３４，９３６から太陽電池セルへの太陽光の入射角度は大きくなる。入射角度が大きくなると、太陽電池セルが受光する太陽光の光束密度が閾値ＴＨを下回る。また、入射する太陽光に強い表面反射が生じるので、太陽電池セルに届く光が少なくなる。このため、日の出後及び日の入り前の時間帯で太陽が低い位置にあるときには、実質的に発電をすることができなくなる。

特許文献１は、本願発明と関連する文献公知発明が記載された先行技術文献である。特許文献１は、太陽電池セルの受光面と面する側にプリズムを密に配列し太陽電池セルの受光面と面しない側にレンズを密に配列した透明体で太陽電池セルの受光面を覆った太陽電池パネルを開示している。

特開２００５−２８５９４８号公報

しかし、特許文献１の太陽電池パネルは、太陽が入射角度６０度程度の低い位置にあるときの発電の効率は上昇するものの、さらに入射角度が大きい場合にはレンズ及びプリズムが入射光と干渉するので、太陽が朝・夕などとても低い位置にあるときの発電の効率は著しく低下する。したがって、特許文献１の太陽電池パネルは、日周運動する太陽により効率的に発電をする範囲が限られる。

本発明は、この問題を解決するためになされたもので、日周運動する太陽により朝・夕の入射角度の大きいときも含め、効率的に発電をすることができる太陽電池パネル及び太陽光発電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の太陽電池パネルは、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの受光面を覆う第１の透明体と、を備え、前記第１の透明体の前記受光面と面しない第１の面に、前記太陽電池セルの受光面と相対的に大きな角度をなし相対的に小さな範囲を占める離散的な第１の入射領域の群と、前記太陽電池セルの受光面と相対的に小さな角度をなし相対的に大きな範囲を占める平坦な第２の入射領域とがあり、前記第１の透明体に、前記第１の入射領域に入射した斜め入射光を光束密度を大きくしてから前記太陽電池セルの受光面へ導く微小光学素子の群が前記第２の入射領域から外れて離散的に形成されている。

請求項２の太陽電池パネルは、請求項１の太陽電池パネルにおいて、前記微小光学素子が、入射した斜め入射光を集光するレンズ面となる入射面と前記入射面に入射した斜め入射光の進行方向を前記太陽電池セルの受光面に入る法線方向へ向けて屈曲する反射面とを有する。

請求項３の太陽電池パネルは、請求項１の太陽電池パネルにおいて、前記微小光学素子が、入射面と前記入射面に入射した斜め入射光の進行方向を前記太陽電池セルの受光面に入る法線方向へ向けて屈曲する反射面を有するマイクロプリズムである。

請求項４の太陽電池パネルは、請求項１の太陽電池パネルにおいて、前記微小光学素子が、入射した斜め入射光を集光するレンズ面となる入射面を有するマイクロレンズである。

請求項５の太陽電池パネルは、請求項１ないし請求項４のいずれかの太陽電池パネルにおいて、前記微小光学素子の群が、前記太陽電池セルの受光面から出る法線方向に垂直な第１の方向から前記太陽電池セルの受光面から出る法線方向に傾けた方向を前記入射面が向く第１の群と、前記太陽電池セルの受光面から出る法線方向に垂直で前記第１の方向とは反対の第２の方向から前記太陽電池セルの受光面から出る法線方向に傾けた方向を前記入射面が向く第２の群と、を備える。

請求項６の太陽電池パネルは、請求項１ないし請求項５のいずれかの太陽電池パネルにおいて、前記微小光学素子の群が少なくとも一方向に離散的に配列され、前記微小光学素子の高さが前記微小光学素子の群の離散的に配列する方向の配列間隔の０．１−１．０倍である。

請求項７の太陽電池パネルは、請求項６の太陽電池パネルにおいて、前記微小光学素子の高さが５−５０００μｍ、前記微小光学素子の群の離散的に配列する方向の配列間隔が２５−２５０００μｍである。

請求項８の太陽電池パネルは、請求項１ないし請求項７のいずれかの太陽電池パネルにおいて、前記太陽電池セルは、光電変換を行う光電変換体と、前記光電変換体の受光面に設けられた表面電極と、前記光電変換体の非受光面に設けられた裏面電極と、を備え、前記表面電極は、前記第１の入射領域に入射した斜め入射光が到達する前記太陽電池セルの受光面の上の第１の受光領域に隣接する第１のフィンガー電極の群、を備える。

請求項９の太陽電池パネルは、請求項８の太陽電池パネルにおいて、前記表面電極は、前記第１のフィンガー電極の群と電気的に分離され前記第２の入射領域に入射した垂直入射光が到達する前記太陽電池セルの受光面の上の第２の受光領域に設けられた第２のフィンガー電極の群、をさらに備える。

請求項１０の太陽電池パネルは、請求項８又は請求項９の太陽電池パネルにおいて、前記表面電極が前記光電変換体に形成された溝に埋設され、前記表面電極の前記太陽電池セルの受光面に露出する部分と前記光電変換体の受光面の前記溝が形成された部分以外の部分とが同一平面を形成する。

請求項１１の太陽電池パネルは、請求項８ないし請求項１０のいずれかの太陽電池パネルにおいて、前記表面電極が透明導電材料の膜である。

請求項１２の太陽電池パネルは、請求項１ないし請求項１１のいずれかの太陽電池パネルにおいて、前記第１の透明体の第１の面を覆い前記前記第１の透明体の第１の面とは面しない第３の面が平坦であって前記第１の透明体よりも屈折率が小さい第２の透明体、をさらに備える。

請求項１３の太陽電池パネルは、請求項１２の太陽電池パネルにおいて、前記太陽電池セルの受光面と面する前記第１の透明体の第２の面が前記前記太陽電池セルの受光面と密着している。

請求項１４の太陽光発電装置は、入射光の入射角度に対する電力の出力の依存性が異なる複数の集電経路を有する太陽電池パネルと、前記複数の集電経路のうちの優位の集電経路から選択的に集電する集電回路と、を備える。

請求項１の発明によれば、斜め入射光が光束密度を大きくされてから太陽電池セルの受光面に導かれ、垂直入射光及び略垂直入射光がほぼそのまま太陽電池セルの受光面に導かれるので、斜め入射光並びに垂直入射光及び略垂直入射光のいずれが入射しても太陽電池セルの受光面に十分な光束密度の光が到達する。これにより、日周運動する太陽により効率的に発電をすることができる。

請求項２の発明によれば、斜め入射光が集光されるとともに太陽電池セルの受光面への斜め入射光の入射角度が小さくなるので、太陽電池セルの受光面が受光する斜め入射光の光束密度が大きくなり、斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

請求項３の発明によれば、太陽電池セルの受光面への斜め入射光の入射角度が小さくなるので、太陽電池セルの受光面が受光する斜め入射光の光束密度が大きくなり、斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

請求項４の発明によれば、斜め入射光が集光されるので、太陽電池セルの受光面が受光する斜め入射光の光束密度が大きくなり、斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

請求項５の発明によれば、第１の方向に近い方向及び第２の方向に近い方向のいずれから斜め入射光が入射しても太陽電池セルの受光面に十分な光束密度の光が到達するので、日の出後及び日の入り前の時間帯の両方に効率的に発電をすることができる。

請求項６ないし請求項７の発明によれば、一の微小光学素子への斜め入射光の入射が隣接する他の微小光学素子によって遮られることが抑制されるので、日周運動する太陽により効率的に発電をすることができる。

請求項８の発明によれば、斜め入射光により発生した電力を効率的に集電することができるので、斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

請求項９の発明によれば、斜め入射光により発生した電力並びに垂直入射光及び略垂直入射光により発生した電力を分離して集電することができるので、斜め入射光が入射したとき並びに垂直入射光及び略垂直入射光が入射したときの両方において発電の効率を向上することができる。

請求項１０の発明によれば、太陽電池セルの受光面が平坦になるので、太陽電池セルと透明体との間に間隙ができにくくなる。これにより、太陽電池パネルの発電の効率を向上することができる。

請求項１１の発明によれば、表面電極が入射光を遮蔽しなくなるので、光電変換体が受光する入射光が増加し、太陽電池セルの発電の効率を向上することができる。

請求項１２の発明によれば、太陽電池パネルの受光面が平坦になるので、太陽電池パネルの受光面への異物の付着が減少するとともに、太陽電池パネルの受光面からの異物の除去が容易になる。これにより、異物による発電の効率の劣化を抑制することができる。

請求項１３の発明によれば、太陽電池セルと第１の透明体との間の間隙がなくなるので、間隙による入射光の損失を抑制し、発電の効率を向上することができる。

請求項１４の発明によれば、太陽電池パネルが発電した電力を効率的に集電することができる。

＜１ 第１実施形態＞
＜１．１ 太陽電池パネル１０２の概略＞
第１実施形態は、太陽電池パネル１０２に関する。図１は、第１実施形態の太陽電池パネル１０２の模式図である。図１は、太陽電池パネル１０２の斜視図となっている。

図１に示すように、太陽電池パネル１０２は、受光面で受光した光に応じた電力を発生する太陽電池セル１０４と、斜め入射光を光束密度を大きくしてから太陽電池セル１０４の受光面へ導くとともに垂直入射光及び略垂直入射光をほぼそのまま太陽電池セル１０４の受光面へ導く板状又は膜状の透明体１１８とを備える。「斜め入射光」とは、相対的に入射角度θが大きい入射光、「略垂直入射光」とは、相対的に入射角度θが小さく太陽電池セル１０４の受光面へ入る法線方向に略平行に入射する入射光、「垂直入射光」とは、入射角度θが０°で太陽電池セル１０４の受光面へ入る法線方向に平行に入射する入射光のことである。

透明体１１８は、太陽電池セル１０４の受光面の全部を覆っている。透明体１１８により、斜め入射光並びに垂直入射光及び略垂直入射光のいずれが入射しても太陽電池セル１０４の受光面に十分な光束密度の光が到達する。これにより、日周運動する太陽により効率的に発電をすることができる。なお、太陽電池セル１０４の受光面の一部が透明体１１８で覆われずに露出していてもよい。

＜１．２ 透明体１１８＞
（ア）透明体１１８の概略；
図２〜図４は、太陽電池パネル１０２の模式図である。図２は、太陽電池パネル１０２の平面図、図３は、図２のＡ−Ａで示される切断線の位置における太陽電池パネル１０２の断面図、図４は、図２のＢ−Ｂで示される切断線の位置における太陽電池パネル１０２の断面図である。図２〜図４には、説明の便宜上、ＸＹ平面が太陽電池セル１０４の受光面１０４１と平行となり、＋Ｚ方向が太陽電池セル１０４の受光面１０４１から出る法線方向となるＸＹＺ直交座標系が定義されている。

図２〜図４に示すように、太陽電池セル１０４の受光面１０４１と面しない透明体１１８の上面１１８１には、入射した斜め入射光を光束密度を大きくしてから太陽電池セル１０４の受光面へ導く微小光学素子であるマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の群が下面１１８２に平行な平坦部１１８３から突出して形成されている。太陽電池セル１０４の受光面１０４１と面する透明体１１８の下面１１８２は全面が平坦になっている。透明体１１８の下面１１８２は、太陽電池セル１０４の受光面１０４１と密着している。これにより、太陽電池セル１０４と透明体１１８との間の間隙がなくなるので、間隙による入射光の損失を抑制し、太陽電池パネル１０２の発電の効率を向上することができる。

（イ）透明体１１８の材質；
透明体１１８は、アクリル樹脂・ポリカーボネート樹脂・シクロオレフィン樹脂等の樹脂の硬化物、石英ガラス等のガラスの硬化物、酸化イットリウムセラミックス等のセラミックスの焼結体等の固体材料であって、太陽電池セル１０４の発電の効率がよくなる光の波長において透光性が良好な材料で構成することが望ましい。透明体１１８の屈折率は空気の屈折率より大きい。

（ウ）マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の構造；
図３及び図４に示すように、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０は、斜め入射光が入射する入射面１２０１と入射面１２０１に入射した斜め入射光を全反射する反射面１２０２とを有する。

入射面１２０１は、中央が外側に向かって突出した凸曲面になっている。入射面１２０１は、入射した斜め入射光を集光する凸レンズ面となっている。入射面１２０１により、斜め入射光が集光されるので、太陽電池セル１０４の受光面１０４１が受光する斜め入射光の光束密度が大きくなり、斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

反射面１２０２は、平坦になっている。反射面１２０２は、入射面１２０１に入射した斜め入射光の進行方向を太陽電池セル１０４の受光面１０４１へ入る法線方向である−Ｚ方向へ向けて屈曲する。もちろん、反射面１２０２で全反射された後の斜め入射光の進行方向は斜め入射光の入射角度によって変化するので、「太陽電池セル１０４の受光面１０４１へ入る法線方向である−Ｚ方向へ向けて屈曲する」とは、斜め入射光の入射角度にかかわらず反射面１２０２で全反射された後の斜め入射光の進行方向を太陽電池セル１０４の受光面１０４１へ入る法線方向へ屈曲することまでは意味しない。すなわち、凸レンズ面によって形成されるマイクロレンズの光軸に平行又は略平行に入射する斜め入射光の反射面１２０２で全反射された後の進行方向を太陽電池セル１０４の受光面１０４１へ入る法線方向へ屈曲すれば足りる。反射面１２０２により、太陽電池セル１０４の受光面１０４１への斜め入射光の入射角度が小さくなるので、太陽電池セル１０４の受光面１０４１が受光する斜め入射光の光束密度が大きくなり、斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

なお、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０は斜め入射光を反射する反射面を１面だけ有するが、斜め入射光の進行方向を太陽電池セル１０４の受光面１０４１へ入る法線方向へ向けて屈曲することができるならば、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０が２面以上の反射面を有していてもよい。ただし、反射面を１面だけ有することには、斜め入射光の損失が減少するという利点や、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０が小型になるという利点がある。

また、反射面１２０１に銀やアルミニウムの膜を蒸着して、反射面をミラーとしてもよい。

（エ）斜め入射領域及び垂直入射領域；
マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の入射面１２０１の群は、太陽電池セル１０４の受光面１０４１と相対的に大きな角度をなし相対的に小さな範囲を占める離散的な斜め入射領域の群となる。斜め入射領域には、斜め入射光が主に入射する。

平坦部１１８３は、太陽電池セル１０４の受光面１１８１と相対的に小さな角度をなし相対的に大きな範囲を占める垂直入射領域となる。垂直入射領域には、垂直入射光が主に入射する。

マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０は、相対的に大きな範囲を占める垂直入射領域の外側に形成されている。このことは、垂直入射領域への垂直入射光及び略垂直入射光の入射がマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０と干渉することを減らすことに寄与する。

透明体１１８の上面１１８１において垂直入射領域が占める面積は、１０−５０％であることが望ましい。この範囲を下回ると、垂直入射光及び略垂直入射光が入射したときの発電の効率が十分でない場合が多くなるからであり、この範囲を上回ると、斜め入射領域が占める面積が小さくなり、斜め入射光が入射したときの発電の効率が十分でない場合が多くなるからである。

（オ）マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の群の配列；
図２に示すように、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の群は、±Ｘ方向に疎に等間隔で配列され、±Ｙ方向に密に等間隔で配列されている。これにより、±Ｘ方向に近い方向から入射する斜め入射光の一のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０への入射が隣接する他のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０によって遮られることが抑制され、斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

太陽電池パネル１０２を日周運動する太陽による発電に使用する場合、斜め入射光が入射するのは、日の出後又は日の入り前の時間帯だけであるので、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の群を±Ｘ方向だけに離散的に配列し±Ｙ方向に連続的に配列しても問題とはならない。ただし、光束密度を大きくすることができる斜め入射光は減少するもののマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の群を±Ｙ方向にも離散的に配列してもよい。すなわち、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の群は、少なくとも一方向に離散的に配列するのが望ましいが、二方向に離散的に配列してもよい。

マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の高さｈは、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の群の離散的に配列する方向の配列間隔ｐの０．１−１．０倍であることが望ましい（図３参照）。典型的には、高さｈは５−５０００μｍ、配列間隔ｐは２５−２５０００μｍである。これにより、一のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０への斜め入射光の入射が隣接する他のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０によって遮られることが抑制されるので、日周運動する太陽により効率的に発電をすることができる。

（カ）日の出後の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２２及び日の入前の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２４；
図２〜図４に示すように、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の群には、入射面１２０１が−Ｘ方向から＋Ｚ方向に傾けた方向を向く日の出後の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２２の群と、入射面１２０１が＋Ｘ方向から＋Ｚ方向へ傾けた方向を向く日の入り前の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２４の群とを含む。これにより、＋Ｘ方向に近い方向及び−Ｘ方向に近い方向のいずれから斜め入射光が入射しても太陽電池セル１０４の受光面に十分な光束密度の光が到達するので、日の出後及び日の入り前の時間帯の両方に効率的に発電をすることができる。

日の出後の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２２と日の入前の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２４とは±Ｙ方向にひとつずつ交互に配列され、±Ｘ方向に配列されたマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の各列は、それぞれ、日の出後の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２２又は日の入り前の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２４のいずれかのみからなる。ただし、このような配列を採用することは必須ではなく、他の配列を採用してもよい。

（キ）斜め入射光が入射した場合の状態；
図５〜図７は、太陽電池パネル１０２に斜め入射光１９１〜１９３が入射した場合の状態を示す模式図である。図５〜図７は、それぞれ、図３の断面図の一部に入射角度θ１，θ２，θ３で入射した斜め入射光１９１〜１９３の平行光束を模式的に示した断面図となっている。

図５に示すように、マイクロレンズの光軸と略平行に入射角度θ１で斜め入射光１９１が太陽電池パネル１０２に入射した場合は、隣接するマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０によってほとんど遮られることなく斜め入射光１９１の全部がマイクロレンズ／マイクロプリズム１２０の入射面１２０１だけに入射する。マイクロレンズ／マイクロプリズムの入射面１２０１に入射した斜め入射光１９１は、入射面１２０１で集光された後に反射面１２０２で進行方向が太陽電池セル１０４の受光面１０４１に入る法線方向へ向けて屈曲させられ、最終的に太陽電池セル１０４の受光面１０４に到達する。

また、図６に示すように、入射角度θ１よりも大きい上限近くの入射角度θ２で斜め入射光１９２が太陽電池パネル１０２に入射した場合は、隣接するマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０によって遮られる光束が増えるものの斜め入射光１９２の全部がマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の入射面１２０１だけに入射する。マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の入射面１２０１に入射した斜め入射光１９２は、やはり、入射面１２０１で集光された後に反射面１２０２で進行方向が太陽電池セル１０４の受光面１０４１に入る法線方向から若干傾いた方向へ屈曲させられ、最終的に太陽電池セル１０４の受光面１４０１に到達する。入射角度θの上限は、概ね、３０°程度である。

さらに、図７に示すように、入射角度θ１よりも小さい下限近くの入射角度θ３で斜め入射光１９３が太陽電池パネル１０２に入射した場合は、斜め入射光１９３の一部がマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の入射面１２０１に入射し、斜め入射光の一部が平坦部１１８３に入射する。マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の入射面１２０１に入射した斜め入射光１９３は、入射面１２０１で集光された後に反射面１２０２で進行方向が受光面に入る法線方向から若干傾いた方向へ屈曲させられ、最終的に太陽電池セル１０４の受光面１０４１に到達する。平坦部１１８３に入射した斜め入射光は、若干屈曲された後にほぼそのまま太陽電池セル１０４の受光面１０４１に到達する。入射角度θの下限は、概ね、５°程度である。

このように、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の入射面１２０１に入射した斜め入射光は光束密度を大きくされてから太陽電池セル１０４の受光面１０４１へ導かれる。また、図５〜図７のように、入射角度θが大きい場合であっても、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０によって、従来は表面反射が生じて太陽電池セルに届かなかった光も、集光に利用できるようになる。しかし、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の入射面１２０１に入射する斜め入射光は、斜め入射光１２０の入射角度θが小さくなると減少するため、斜め入射光の入射角度θが小さくなるとマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の光束密度を大きくする役割は働きにくくなる。

図８は、太陽電池パネル１０２に斜め入射光が入射した場合の状態を示す模式図である。図８には、図２の平面図の一部に季節や時間が異なる斜め入射光１９４〜１９９の平行光束を模式的に示した平面図となっている。

図８に示すように、太陽電池パネル１０２を平面視したときの斜め入射光の入射方向は季節や時間によって変化するが、その変化はマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０による斜め入射光の取得にはほとんど影響がない。

（ク）垂直入射光及び略垂直入射光が入射した場合の状態；
図９及び図１０は、それぞれ、太陽電池パネル１０２に垂直入射光１８１及び略垂直入射光１８２が入射した場合の状態を示す模式図である。図９及び図１０には、図３の断面図の一部に垂直入射光１８１及び入射角度θ４で入射した略垂直入射光１８２の平行光束を模式的に示した断面図となっている。

図９に示すように、垂直入射光１８１が太陽電池パネル１０２に入射した場合は、垂直入射光１８１の大部分はマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０と干渉することなく平坦部１１８３に入射し、垂直入射光１８１の小部分はマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０と干渉する。平坦部１１８３に入射した垂直入射光１８１は、ほぼそのまま太陽電池セル１０４の受光面１０４１に到達する。マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０と干渉した垂直入射光１２０は、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０によって散乱させられた後にその一部が太陽電池セル１０４の受光面１０４１に到達する。

また、図１０に示すように、略垂直入射光１８２が太陽電池パネル１０２に入射した場合は、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０と干渉する光束が若干増えるものの略垂直入射光１８２の大部分がマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０と干渉することなく平坦部に入射し、略垂直入射光１８２の小部分がマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０と干渉する。平坦部１１８３に入射した略垂直入射光１８２は、ほぼそのまま太陽電池セル１０４の受光面１０４１に到達する。マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０と干渉した略垂直入射光１８２の一部は、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０によって散乱させられた後に太陽電池セル１０４の受光面１０４１に到達する。

このように、平坦部１１８３に入射した垂直入射光１８１及び略垂直入射光１８２は、ほとんどそのまま太陽電池セル１０４の受光面１０４１に導かれる。また、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０と干渉した垂直入射光１８１及び略垂直入射光１８２は、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０によって散乱され、最終的にその一部が太陽電池セル１０４の受光面１０４１に到達する。

したがって、入射光の入射角度が小さくなってマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の光束密度を大きくする役割が働きにくくなった後にも、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の影響をほとんど受けることなく垂直入射光１８１及び略垂直入射光１８２により効率的に発電が行われる。

＜１．３ 太陽電池セル１０４＞
（ア）太陽電池セル１０４の概略；
図２〜図４に示すように、太陽電池セル１０４は、光電変換を行う光電変換体１０６と、それぞれ太陽電池セル１０４の受光面１０４１及び非受光面１０４２に設けられ太陽電池セル１０４が発生した電力の集電経路となる表面電極１０８及び裏面電極１１６とを備える。

（イ）光電変換体１０６；
光電変換体１０６は、例えば、受光面１０６１の近傍をホウ素（Ｂ）等のドナー不純物の拡散によりｎ型層とし、非受光面１０６２の近傍をアルミニウム等のアクセプタ不純物の拡散によりｐ⁺型層としたｐ型のシリコン半導体の基板である。シリコン半導体は単結晶・多結晶・微結晶及びアモルファスのいずれであってもよい。もちろん、導電型を反転してもよいし、半導体材料をゲルマニウム（Ｇｅ）・ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）・インジウムリン（ＩｎＰ）等の他の種類に変更してもよい。

図２〜図４に示すように、光電変換体１０６の受光面１０６１には表面電極１０８が埋設される溝１０６３が形成されている。

（ウ）表面電極１０８；
表面電極１０８は、例えば、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）等の透明導電材料の膜である。これにより、表面電極１０８が入射光を遮蔽しなくなるので、光電変換体１０６が受光する入射光が増加し、発電の効率を向上することができる。

図２〜図４に示すように、表面電極１０８は溝１０６３に埋設される。表面電極１０８の太陽電池セル１０４の受光面１０４１に露出する部分と光電変換体１０６の受光面１０６１の溝１０６３が形成された部分以外の部分とは同一平面を構成する。これにより、太陽電池セル１０４の受光面１０４１が平坦になるので、太陽電池セル１０４と透明体１１８との間に間隙ができにくくなる。このことは、発電の効率を向上することに寄与する。

表面電極１０８は、それぞれ日の出後の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２２及び日の入前の時間帯用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２４の入射面１２０１に入射した斜め入射光が到達する太陽電池セル１０４の受光面１０４１の上の斜め入射光受光領域１０４４，１０４５に隣接し±Ｙ方向に延在する線状のフィンガー電極１１０の群及びフィンガー電極１１２の群を備える。フィンガー電極１１０の群及びフィンガー電極１１２の群により、日の出後の時間帯及び日の入り前の時間帯に入射した斜め入射光により発生した電力を効率的に集電することができるので、日の出後の時間帯及び日の入り前の時間帯に斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

さらに、表面電極１０８は、平坦部１１８３に入射した垂直入射光及び略垂直入射光の到達先の太陽電池セル１０４の受光面１０４１の上の垂直入射光受光領域１０４６の略中央に設けられ±Ｙ方向に延在する線状のフィンガー電極１１４の群を備える。フィンガー電極１１４の群により、垂直入射光及び略垂直入射光により発生した電力を効率的に集電することができるので、垂直入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

フィンガー電極１１０の群とフィンガー電極１１２の群とフィンガー電極１１４の群とは電気的に分離されている。これにより、日の出後の時間帯に入射した斜め入射光により発生した電力、日の入り前の時間帯に入射した斜め入射光により発生した電力、垂直入射光により発生した電力を分離して集電することができるので、日の出の時間帯後に斜め入射光が入射したとき、日の入り前の時間帯に斜め入射光が入射したとき並びに垂直入射光及び略垂直入射光が入射したときのの全てにおいて発電の効率を向上することができる。

フィンガー電極１１０，１１２，１１４の群を構成する各々同士の電気的な接続は、例えば、太陽電池セル１０４に設けたバスバー電極において行う。

（エ）裏面電極１１６；
裏面電極１１６は、例えば、アルミニウム等の導電材料の膜である。図２〜図４に示すように、裏面電極１１６は、光電変換体１０６の非受光面１０６２の全面に形成されている。

＜２ 第２実施形態＞
第２実施形態は、太陽電池パネル２０２に関する。第２実施形態の太陽電池パネル２０２と第１実施形態の太陽電池パネル１０２との相違点は、第２実施形態の太陽電池パネル２０２では、第１実施形態のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０に代えてマイクロプリズム２２０を透明体２１８に形成したことにある。

図１１は、第２実施形態の太陽電池パネル２０２の模式図である。図１１は、第１実施形態の図３に相当する太陽電池パネル２０２の断面図となっている。

図１１に示すように、太陽電池パネル２０２は、太陽電池セル２０４と透明体２１８とを備える。太陽電池セル２０４は、第１実施形態の太陽電池セル１０４と同じものである。透明体２１８の上面２１８１には、入射した斜め入射光を光束密度を大きくしてから太陽電池セル２０４の受光面２０４１へ導く微小光学素子であるマイクロプリズム２２０の群が下面２１８２に平行な平坦部２１８３から突出して形成されている。

マイクロプリズム２２０は、斜め入射光が入射する入射面２２０１と入射面２２０１に入射した斜め入射光を全反射する反射面２２０２とを有する。

太陽電池セル２０４の受光面２０４１と相対的に大きな角度をなし相対的に小さな範囲を占める離散的な斜め入射領域となる入射面２２０１は、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の場合と異なり、平坦になっている。

反射面２２０２は、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の場合と同じく、平坦になっている。反射面２２０２は、入射面２２０１に入射した斜め入射光の進行方向を太陽電池セル２０４の受光面２０４１へ入る法線方向へ向けて屈曲する。反射面２２０２により、太陽電池セル２０４の受光面２０４１への斜め入射光の入射角度が小さくなるので、太陽電池セル２０４の受光面２０４１が受光する斜め入射光の光束密度が大きくなり、斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

太陽電池パネル２０２の場合も、太陽電池セル２０４の受光面２０４１と相対的に小さな角度をなし相対的に大きな範囲を占める平坦な垂直入射領域となる平坦部２１８３に入射した垂直入射光及び略垂直入射光は、ほとんどそのまま太陽電池セル２０４の受光面２０４１に導かれる。また、マイクロプリズム２２０と干渉した垂直入射光及び略垂直入射光は、マイクロプリズム２２０によって散乱され、最終的にその一部が太陽電池セル２０４の受光面２０４１に到達する。

したがって、入射光の入射角度が小さくなってマイクロプリズム２２０の光束密度を大きくする役割が働きにくくなった後にも、マイクロプリズム２２０の影響をほとんど受けることなく垂直入射光及び略垂直入射光により効率的に発電が行われる。

すなわち、太陽電池パネル２０２の場合も、透明体２１８は、斜め入射光を光束密度を大きくしてから太陽電池セル２０４の受光面へ導くとともに垂直入射光をほぼそのまま太陽電池セル２０４の受光面へ導く役割を有する。これにより、斜め入射光並びに垂直入射光及び略垂直入射光のいずれが入射しても太陽電池セル２０４の受光面に十分な光束密度の光が到達し、日周運動する太陽により効率的に発電をすることができる。

マイクロプリズム２２０の群は、少なくとも一方向に離散的に配列するのが望ましいこと、マイクロプリズム２２０の高さｈは、マイクロプリズム２２０の群の離散的に配列する方向の配列間隔ｐの０．１−１．０倍であることが望ましく（図１１参照）、典型的には、高さｈは５−５０００μｍ、配列間隔ｐは２５−２５０００μｍであること、日の出後の時間帯用及び日の入り前の時間帯用のマイクロプリズム２２０を設けることが望ましいことは、第１実施形態の場合と同じである。

＜３ 第３実施形態＞
第３実施形態は、太陽電池パネル３０２に関する。第３実施形態の太陽電池パネル３０２と第１実施形態の太陽電池パネル１０２との相違点は、第３実施形態の太陽電池パネル３０２では、第１実施形態のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０に代えてマイクロレンズ３２０を透明体３１８に形成したこと、及び、フィンガー電極３１０，３１２，３１４の位置を変更したことにある。

図１２は、第３実施形態の太陽電池パネル３０２の模式図である。図１２は、第１実施形態の図３に相当する太陽電池パネル３０２の断面図となっている。

図１２に示すように、太陽電池パネル３０２は、太陽電池セル３０４と透明体３１８とを備える。太陽電池セル３０４は、フィンガー電極３１０，３１２，３１４の位置を除いて第１実施形態の太陽電池セル１０４と同じものである。透明体３１８の上面３１８１には、入射した斜め入射光を光束密度を大きくしてから太陽電池セル３０４の受光面３０４１へ導く微小光学素子であるマイクロレンズ３２０の群が突出して形成されている。

マイクロレンズ３２０は、斜め入射光が入射する入射面３２０１を有する。

太陽電池セル３０４の受光面３０４１と相対的に大きな角度をなし相対的に小さな範囲を占める離散的な斜め入射領域となる入射面３２０１は、中央が外側に向かって突出した凸曲面になっている。入射面３２０１は、マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体１２０の場合と同じく、入射した斜め入射光を集光する凸レンズ面となっている。入射面３２０１により、斜め入射光が集光されるので、太陽電池セル３０４の受光面３０４１が受光する斜め入射光の光束密度が大きくなり、斜め入射光が入射したときの発電の効率を向上することができる。

太陽電池パネル３０２の場合も、太陽電池セル３０４の受光面３０４１と相対的に小さな角度をなし相対的に大きな範囲を占める平坦な垂直入射領域となる平坦部３０４３に入射した垂直入射光及び略垂直入射光は、ほとんどそのまま太陽電池セル３０４の受光面３０４３に導かれる。また、マイクロレンズ３２０と干渉した垂直入射光及び略垂直入射光は、マイクロレンズ３２０によって散乱され、最終的に太陽電池セル３０４の受光面に到達する。平坦部３０４３は、透明体３１８の下面３１８２と平行な状態から傾いている。

したがって、入射光の入射角度が小さくなってマイクロレンズ３２０の光束密度を大きくする役割が働きにくくなった後にも、マイクロレンズ３２０の影響をほとんど受けることなく垂直入射光及び略垂直入射光により効率的に発電が行われる。

すなわち、太陽電池パネル３０２の場合も、透明体３１８は、斜め入射光を光束密度を大きくしてから太陽電池セル３０４の受光面３０４１へ導くとともに垂直入射光をほぼそのまま太陽電池セル３０４の受光面３０４１へ導く役割を有し、斜め入射光並びに垂直入射光及び略垂直入射光のいずれが入射しても太陽電池セル３０４の受光面３０４１に十分な光束密度の光が到達する。これにより、日周運動する太陽により効率的に発電をすることができる。

太陽電池パネル３０２の場合は、斜め入射光３９１が太陽電池セル３０４の受光面３０４１へ入る法線方向へ向けて屈曲されないので、マイクロレンズ３２０の入射面３２０１に入射した斜め入射光が到達する太陽電池セル３０４の受光面３０４１の上の斜め入射光受光領域３０４４，３０４５の位置は、太陽電池パネル１０２の場合とは異なる。しかし、マイクロレンズ３２０の入射面３２０１に入射した斜め入射光が到達する太陽電池セル３０４の受光面３０４１の上の斜め入射光受光領域３０４４，３０４６に隣接し±Ｙ方向に延在するフィンガー電極３１０の群及びフィンガー電極３１２の群と、平坦部３０４３に入射した垂直入射光及び略垂直入射光の到達先の太陽電池セル１０４の受光面３１０４の上の垂直入射光受光領域３０４６の略中央に設けられ±Ｙ方向に延在する線状のフィンガー電極３１４の群とを表面電極３０８が備えるようにし、フィンガー電極３１０の群とフィンガー電極３１２の群とフィンガー電極３１４の群とは電気的に分離されるようにすることが望ましい点は、太陽電池パネル１０２の場合と同じである。

マイクロレンズ３２０の群は、少なくとも一方向に離散的に配列するのが望ましいこと、マイクロレンズ３２０の高さｈは、マイクロレンズ３２０の群の離散的に配列する方向の配列間隔ｐの０．１−１．０倍であることが望ましく（図１２参照）、典型的には、高さｈは５−５０００μｍ、配列間隔ｐは２５−２５０００μｍであること、日の出後の時間帯用及び日の入り前の時間帯用のマイクロレンズ３２０を設けることが望ましいことは、第１実施形態の場合と同じである。

＜４ 第４実施形態＞
第４実施形態は、太陽電池パネル４０２に関する。図１３及び図１４は、第４実施形態の太陽電池パネル４０２の模式図である。図１３は、太陽電池パネル４０２の斜視図、図１４は、第１実施形態の図３に相当する太陽電池パネル４０２の断面図となっている。

図１３及び図１４に示すように、太陽電池パネル４０２は、第１実施形態の太陽電池セル１０４及び透明体１１８と同じ太陽電池セル４０４及び第１の透明体４１８と、第１の透明体４１８を保護する第２の透明体４２６とを備える。

図１３に示すように、第２の透明体４２６は第１の透明体４１８の上面４１８１を覆っている。第１の透明体４１８の上面４１８１と面しない第２の透明体４２６の上面４２６１は平坦になっている。これにより、太陽電池パネル４０２の受光面が平坦になるので、太陽電池パネル４０２の受光面４０２１への異物の付着が減少するとともに、太陽電池パネル４０２の受光面４０２１からの異物の除去が容易になり、異物による発電の効率の劣化を抑制することができる。第１の透明体４１８の上面４１８１と面する第２の透明体４２６の下面４２６２は第１の透明体４１８の上面４１８１の凹凸に応じた凸凹を有する。これにより、第１の透明体４１８と第２の透明体４１８との間の間隙がなくなるので、間隙による入射光の損失を抑制し、太陽電池パネル４０２の発電の効率を向上することができる。

第２の透明体４２６は、第１の透明体４１８と同様に、太陽電池セル４０４が効率よく電力を発生することができる光の波長において透光性が良好な材料で構成することが望ましい。ただし、第１の透明体４１８と第２の透明体４２６との界面における入射光の反射を抑制するため、第２の透明体４２６の屈折率は、第１の透明体４１８の屈折率よりも小さいことが望ましい。第２の透明体４２６は、例えば、二酸化ケイ素、フッ素等を含む流動体を第１の透明体４１８の上面４１８１に塗布した後に当該流動体を硬化させることにより作製する。

なお、太陽電池セル４０４及び第１の透明体４１８として、第１実施形態の太陽電池セル１０４及び透明体１１８と同じものではなく、第２実施形態の太陽電池セル２０４及び透明体２１８と同じもの又は第３実施形態の太陽電池セル３０４及び透明体３１８と同じものを採用してもよい。

＜５ 第５実施形態＞
第５実施形態は、太陽光発電装置５０２に関する。

図１５は、第５実施形態の太陽光発電装置５０２のブロック図である。

図１５に示すように、太陽光発電装置５０２は、入射光の入射角度に対する電力の出力の依存性が異なる複数の電力の集電経路を有する第１実施形態の太陽電池パネル１０２と、複数の集電経路のうちの優位の集電経路から選択的に集電する集電回路５３２とを備える。集電回路５３２により、発電の効率を向上することができる。なお、第１実施形態の太陽電池パネル１０２に代えて、第２実施形態ないし第４実施形態の太陽電池パネル２０２，３０２，４０２のいずれかを採用してもよい。

集電回路５３２は、電圧の絶対値が高い集電経路から選択的に集電する選択回路５３４，５３６を備える。選択回路５３４の入力には日の出後の時間帯に斜め入射光が入射したときに多くの電力を出力する集電経路であるフィンガー電極１１０及び日の入前の時間帯に斜め入射光が入射したときに多くの電力を出力する集電経路であるフィンガー電極１１２が接続され、選択回路５３６の入力には選択回路５３４の出力及び垂直入射光又は略垂直入射光が入射しときに多くの電力を出力する集電経路であるフィンガー電極１１４が接続され、選択回路５３６の出力は集電回路の負出力端５３７となる。集電回路５３２の正出力端５３８は裏面電極１１６に接続される。

これにより、フィンガー電極１１０，１１２，１１４のうち電圧の絶対値が最も高いところから集電が行われる。

図１６は、フィンガー電極１１０，１１２，１１４が負極である場合の選択回路５３４，５３６の回路図である。

図１６に示すように、選択回路５３４，５３６は、ゲートＧにオン信号が与えられるとドレインＤ・ソースＳ間が導通状態になるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５４２，５４４と、正入力の入力電圧が負入力の入力電圧よりも大きい場合に正信号を出力し正入力の入力電圧が負入力の入力電圧よりも大きい場合に負信号を出力するコンパレータ５４６と、正信号と負信号とを反転するインバータ５４８とを備える。

ＦＥＴ５４２は、第１の入力５５４と出力５５８とを結ぶ給電経路５５０の途上に挿入され、ゲートＧに正信号がオン信号として与えられたときに第１の入力５５４と出力５５８とを電気的に接続する。同様に、ＦＥＴ５４４は、第２の入力５５６と出力５５８とを結ぶ給電経路５５２の途上に挿入され、ゲートＧに正信号がオン信号として与えられたときに第２の入力５５６と出力５５８とを電気的に接続する。コンパレータ５４６の正入力は第１の入力５５４、負入力は第２の入力５５６に接続され、出力はインバータ５４８を介してＦＥＴ５４２のゲートＧに接続されるとともに、ＦＥＴ５４４のゲートＧに直接接続される。

第１の入力５５４の入力電圧の絶対値｜Ｖ１｜が第２の入力５５６の入力電圧の絶対値｜Ｖ２｜より高くなると（｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜すなわちＶ１＜Ｖ２）、コンパレータ５４６が負信号を出力し、ＦＥＴ５４２のゲートＧに正信号が、ＦＥＴ５４４のゲートＧに負信号が与えられる。これにより、ＦＥＴ５４２のドレインＤ・ソースＳ間が導通状態となり、ＦＥＴ５４４のドレインＤ・ソースＳ間が非導通状態となる。一方、第２の入力５５６の入力電圧の絶対値｜Ｖ２｜が第１の入力の入力電圧５５４の絶対値｜Ｖ１｜より高くなると（｜Ｖ２｜＞｜Ｖ１｜すなわちＶ２＜Ｖ１）、コンパレータ５４６が正信号を出力し、ＦＥＴ５４２のゲートＧに負信号が、ＦＥＴ５４４のゲートＧに正信号が与えられる。これにより、ＦＥＴ５４２のドレインＤ・ソースＳ間が非導通状態となり、ＦＥＴ５４４のドレインＤ・ソースＳ間が導通状態となる。

図１６に示す選択回路５３４，５３６は一例に過ぎず、入力の電圧の大小に応じて入力と出力とを結ぶ給電経路に挿入されたスイッチング素子の導通状態を制御し、電圧の絶対値が大きい入力と出力とを電気的に接続する他の選択回路に置き換えることができる。例えば、ＦＥＴ以外のスイッチング素子、例えば、バイポーラトランジスタ、リレー等を用いてもよい。また、無負荷状態となったフィンガー電極の電圧の絶対値が上昇することによって負荷に電力を供給するフィンガー電極が短時間で交互に切り替わる現象を防止するため、無負荷状態となったフィンガー電極を抵抗等の擬似負荷へ接続したり、コンパレータの動作がヒステリシス特性を有するようにしてもよい。

＜６ 第６実施形態＞
第６実施形態は、第５実施形態の集電回路５３２に代えて採用することができる集電回路６３２に関する。

図１７は、第６実施形態の集電回路６３２の回路図である。図１７は、フィンガー電極１１０，１１２，１１４が負極である場合の集電回路６３２の回路図となっている。

図１７に示すように、集電回路６３２は、順方向に電圧が与えられると導通状態になり順方向電流が流れるとともに逆方向に電圧が与えられると非導通状態となるダイオード６５２，６５４，６５６を備える。ダイオード６５２，６５４，６５６は、それぞれ、フィンガー電極１１０，１１２，１１４と負出力端６６４とを結ぶ給電経路６５８，６６０，６６２の途上に裏面電極１１６からフィンガー電極１１０，１１２，１１４へ流れる電流が順方向電流となるように挿入される。集電回路６３２の正出力端６６６は裏面電極１１６に接続される。

これにより、フィンガー電極１１０，１１２，１１４のうち電圧の絶対値が最も大きいところから集電が行われる。

＜７ 第７実施形態＞
第７実施形態は、第５実施形態の集電回路５３２に代えて採用することができる集電回路７３２に関する。

図１８は、第７実施形態の集電回路７３２のブロック図である。

図１８に示すように、集電回路７３２は、集電経路を切り替えるタイミングでセット信号及びリセット信号を出力するタイマー７７２と、セット信号が入力されると導通状態になりリセット信号が入力される非導通状態になるラッチリレー７７４，７７６，７７８とを備える。

ラッチリレー７７４，７７６，７７８は、それぞれ、フィンガー電極１１０，１１２，１１４と負出力端７６４とを結ぶ給電経路７５８，７６０，７６２の途上に挿入される。集電回路７３２の正出力端７６６は裏面電極１１６に接続される。タイマー７７２の出力は、ラッチリレー７７４，７７６，７７８の巻き線に与えられる。

タイマー７７２は、日の出後の時間帯から日中の時間帯へ移行するタイミングでラッチリレー７５２，７５６にリセット信号を出力しラッチリレー７５４にセット信号を出力する。また、タイマー７７２は、日中の時間帯から日の入り前の時間帯へ移行するタイミングでラッチリレー７５２，７５４にリセット信号を出力しラッチリレー７５６にセット信号を出力する。さらに、タイマー７７２は、夜間にラッチリレー７５４，７５６にリセット信号を出力しラッチリレー７５２にセット信号を出力する。

これにより、フィンガー電極１１０，１１２，１１４のうち電力の供給が概ね最も多いところから集電が行われる。

＜８ その他＞
上記の説明は、すべての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

特に、第１実施形態から第７実施形態までの実施形態で説明したことを組み合わせて用いることは当然に予定されている。なお、本発明にかかる太陽電池パネルにおいては、斜め入射光は光束密度を大きくされてから太陽電池セルに導かれるので、太陽電池パネルを建物等の壁面に設置した場合であっても、太陽の位置を問わず、効率よく発電することあできる。

第１実施形態の太陽電池パネルの斜視図である。 第１実施形態の太陽電池パネルの平面図である。 図２のＡ−Ａで示される切断線の位置における第１実施形態の太陽電池パネル１０２の断面図である。 図２のＢ−Ｂで示される切断線の位置における第１実施形態の太陽電池パネル１０２の断面図である。 太陽電池パネルに斜め入射光が入射したときの状態を示す断面図である。 太陽電池パネルに斜め入射光が入射したときの状態を示す断面図である。 太陽電池パネルに斜め入射光が入射したときの状態を示す断面図である。 太陽電池パネルに斜め入射光が入射したときの状態を示す平面図である。 太陽電池パネルに垂直入射光が入射したときの状態を示す断面図である。 太陽電池パネルに略垂直入射光が入射したときの状態を示す断面図である。 第２実施形態の太陽電池パネルの断面図である。 第３実施形態の太陽電池パネルの断面図である。 第４実施形態の太陽電池パネルの斜視図である。 第４実施形態の太陽電池パネルの断面図である。 第５実施形態の太陽光発電装置のブロック図である。 選択回路の回路図である。 第６実施形態の集電回路の回路図である。 第７実施形態の集電回路のブロック図である。 太陽電池セルに入射する入射光の光束密度と太陽電池セルの起電力との関係の概略をあらわす図である。 日集運動する太陽光源として発電を行うことができる時間を説明する模式図である。

符号の説明

１０２，２０２，３０２，４０２ 太陽電池パネル
１０４，２０４，３０４ 太陽電池セル
１０６ 光電変換体
１０８ 表面電極
１１０，１１２，１１４，３１０，３１２，３１４ フィンガー電極
１１６ 裏面電極
１１８，２１８，３１８，４１８ 透明体
１２０ マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体
１２２ 日の出後用のマイクロレンズ／マイクロプリズム複合体
１２４ 日の入り前用マイクロレンズ／マイクロプリズム複合体
２２０ マイクロプリズム
３２０ マイクロレンズ
４２６ 透明体
５０２ 太陽光発電装置
５３２ 集電回路
５３４，５３６ 選択回路

Claims (14)

1. 太陽電池セルと、
   前記太陽電池セルの受光面を覆う第１の透明体と、
   を備え、
   前記第１の透明体の前記受光面と面しない第１の面に、前記太陽電池セルの受光面と相対的に大きな角度をなし相対的に小さな範囲を占める離散的な第１の入射領域の群と、前記太陽電池セルの受光面と相対的に小さな角度をなし相対的に大きな範囲を占める平坦な第２の入射領域とがあり、
   前記第１の透明体に、前記第１の入射領域に入射した斜め入射光を光束密度を大きくしてから前記太陽電池セルの受光面へ導く微小光学素子の群が前記第２の入射領域から外れて離散的に形成されている太陽電池パネル。
2. 前記微小光学素子が、入射した斜め入射光を集光するレンズ面となる入射面と前記入射面に入射した斜め入射光の進行方向を前記太陽電池セルの受光面に入る法線方向へ向けて屈曲する反射面とを有するマイクロレンズ／マイクロプリズムである請求項１に記載の太陽電池パネル。
3. 前記微小光学素子が、入射面と前記入射面に入射した斜め入射光の進行方向を前記太陽電池セルの受光面に入る法線方向へ向けて屈曲する反射面を有するマイクロプリズムである請求項１に記載の太陽電池パネル。
4. 前記微小光学素子が、入射した斜め入射光を集光するレンズ面となる入射面を有するマイクロレンズである請求項１に記載の太陽電池パネル。
5. 前記微小光学素子の群が、
   前記太陽電池セルの受光面から出る法線方向に垂直な第１の方向から前記太陽電池セルの受光面から出る法線方向に傾けた方向を前記入射面が向く第１の群と、
   前記太陽電池セルの受光面から出る法線方向に垂直で前記第１の方向とは反対の第２の方向から前記太陽電池セルの受光面から出る法線方向に傾けた方向を前記入射面が向く第２の群と、
   を備える請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の太陽電池パネル。
6. 前記微小光学素子の群が少なくとも一方向に離散的に配列され、
   前記微小光学素子の高さが前記微小光学素子の群の離散的に配列する方向の配列間隔の０．１−１．０倍である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の太陽電池パネル。
7. 前記微小光学素子の高さが５−５０００μｍ、前記微小光学素子の群の離散的に配列する方向の配列間隔が２５−２５０００μｍである請求項６に記載の太陽電池パネル。
8. 前記太陽電池セルは、
   光電変換を行う光電変換体と、
   前記光電変換体の受光面に設けられた表面電極と、
   前記光電変換体の非受光面に設けられた裏面電極と、
   を備え、
   前記表面電極は、
   前記第１の入射領域に入射した斜め入射光が到達する前記太陽電池セルの受光面の上の第１の受光領域に隣接する第１のフィンガー電極の群、
   を備える請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の太陽電池パネル。
9. 前記表面電極は、
   前記第１のフィンガー電極の群と電気的に分離され前記第２の入射領域に入射した垂直入射光が到達する前記太陽電池セルの受光面の上の第２の受光領域に設けられた第２のフィンガー電極の群、
   をさらに備える請求項８に記載の太陽電池パネル。
10. 前記表面電極が前記光電変換体に形成された溝に埋設され、前記表面電極の前記太陽電池セルの受光面に露出する部分と前記光電変換体の受光面の前記溝が形成された部分以外の部分とが同一平面を形成する請求項８又は請求項９に記載の太陽電池パネル。
11. 前記表面電極が透明導電材料の膜である請求項８ないし請求項１０のいずれかに記載の太陽電池パネル。
12. 前記第１の透明体の第１の面を覆い前記前記第１の透明体の第１の面とは面しない第３の面が平坦であって前記第１の透明体よりも屈折率が小さい第２の透明体、
    をさらに備える請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の太陽電池パネル。
13. 前記太陽電池セルの受光面と面する前記第１の透明体の第２の面が前記前記太陽電池セルの受光面と密着している請求項１２に記載の太陽電池パネル。
14. 入射光の入射角度に対する電力の出力の依存性が異なる複数の集電経路を有する太陽電池パネルと、
    前記複数の集電経路のうちの優位の集電経路から選択的に集電する集電回路と、
    を備える太陽光発電装置。

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