特許 6960963 太陽発電ユニット及びそのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6960963

(24)【登録日】2021年10月14日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】太陽発電ユニット及びそのシステム

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/054 20140101AFI20211025BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20211025BHJP

   H02S 30/10 20140101ALI20211025BHJP

   H02S 40/22 20140101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 620

   H01L31/02 C

   H02S30/10

   H02S40/22

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-123198(P2019-123198)

(22)【出願日】2019年7月1日

(65)【公開番号】特開2020-10032(P2020-10032A)

(43)【公開日】2020年1月16日

【審査請求日】2019年7月1日

(31)【優先権主張番号】62/692,971

(32)【優先日】2018年7月2日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】10-2019-0010070

(32)【優先日】2019年1月25日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】519239665

【氏名又は名称】▲裴▼ 錫晩

【氏名又は名称原語表記】ＢＡＥ Ｓｕｋ Ｍａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】特許業務法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲裴▼ 錫晩

【審査官】 原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１０６６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５０２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６８７８８０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４９８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１１１４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１４６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−００７４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０１１６２８７９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００３４１４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２２９９３９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０２−３１／０７８

Ｈ０２Ｓ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアとコアを覆うクラッドを含むことで、前記クラッドにコアの面が外部に露出されている出光ウィンドウが形成されている出光領域と、前記出光領域に光波を案内する光案内領域と、が設けられている少なくとも１つの光ファイバと、
前記光ファイバが位置する内部空間を有するチューブタイプのハウジングと、
前記ハウジング内部の少なくとも一側に設けられ、前記光ファイバの出光領域から入射する光波によって発電を行うソーラーパネルを含む発電部と、を含み、
前記出光ウィンドウは、前記光ファイバの外周面に長さ方向にスパイラル状に連続または不連続に形成されるグルーブによって設けられていることを特徴とする太陽光発電ユニット。

【請求項2】

前記ハウジングは、四角形、多角形、円形、楕円形のうちいずれか１つの縦断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電ユニット。

【請求項3】

前記ハウジングは、前記内部空間を形成する所定数の壁体を有し、
前記ハウジングの内部空間の中央領域に、前記光ファイバが位置し、
前記所定数の壁体のうち少なくとも一つに、前記ソーラーパネルが形成または設置されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電ユニット。

【請求項4】

前記ハウジングの壁体には、前記内部空間に位置する光ファイバを支持するリブが、１またはそれ以上突設されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電ユニット。

【請求項5】

前記ハウジングは、前記光ファイバを取り囲む所定数の壁体を有し、
前記内部空間において、前記壁体間の所定数のコーナーのうち少なくともいずれか一つに、前記光ファイバが位置し、
前記所定数の壁体のうち少なくとも一つに、前記光ファイバの出光領域からの光が入射するソーラーパネルが形成または設置されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電ユニット。

【請求項6】

前記ハウジングの内部空間を取り囲む前記チューブ形態のハウジングの内部空間は、波状にしわが寄る形態の内壁を有し、
前記内壁にソーラーパネルが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電ユニット。

【請求項7】

前記ハウジングの内壁には、光ファイバを支持するリブが形成されており、
前記ハウジングの内壁と、リブとに、ソーラーパネルが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電ユニット。

【請求項8】

前記ハウジングは、波状にしわが寄る形態の内壁を有し、
前記内壁には、前記ソーラーパネルが形成されており、前記光ファイバは、前記内壁から離隔されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電ユニット。

【請求項9】

前記ハウジングの内部空間は、エンドキャップによって外部と隔離され、気密状態または真空状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電ユニット。

【請求項10】

請求項１に記載の太陽光発電ユニットが所定数集積されている太陽発電構造体と、
前記光ファイバの光案内領域に、太陽光を収斂し、前記太陽発電ユニットに光波を供給する光学構造体と、を含む太陽光発電システム。

【請求項11】

前記所定数の太陽発電ユニットからの光ファイバの光案内部が、１またはそれ以上の束（グループ）に集積され、１またはそれ以上のグループの光ファイバの鏡面は、１つの光入射面を形成することを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。

【請求項12】

前記ハウジングは、前記内部空間を形成する所定数の壁体を有し、
前記ハウジングの内部空間の中央領域に、前記光ファイバが位置し、
前記所定数の壁体のうち少なくとも一つに、前記ソーラーパネルが形成または設置されていることを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。

【請求項13】

前記ハウジングの壁体には、前記内部空間に位置する光ファイバを支持するリブが、１またはそれ以上突設されていることを特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電システム。

【請求項14】

前記ハウジングは、前記光ファイバを取り囲む所定数の壁体を有し、
前記内部空間において、前記壁体間の所定数のコーナーのうち少なくともいずれか一つに、前記光ファイバが位置し、
前記所定数の壁体のうち少なくとも一つに、前記光ファイバからの光が入射されるソーラーパネルが形成または設置されていることを特徴とする請求項１３に記載の太陽光発電システム。

【請求項15】

前記ハウジングの内部空間は、エンドキャップによって外部と隔離され、気密状態または真空状態を維持することを特徴とする請求項１２に記載の太陽光発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽発電ユニット及びそのシステムに係り、高集積大容量化が可能な太陽発電油ユニット及びそのシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

無限エネルギー源である太陽光を利用する太陽光発電は、高エネルギーの太陽光が入射する構造物に、ソーラーセル（solar cell）が多数設けられたパネルまたはシートを利用する。そのような太陽光発電システムは、光電変換効率が高くなく、従って、大容量発電のためには、非常に広い設置地域が要求される。

【0003】

太陽光は、非常に広い範囲の波長領域を有しているが、４００〜７００ｎｍ範囲の可視光線領域を含む。そのような太陽は、波長帯域別に、強度が一定していない。現在、太陽光発電に普遍的に使用される高純度の結晶シリコン系のソーラーパネルは、５００〜８５０ｎｍの波長領域に対してのみ９０％ほど吸収し、それ以外の波長については、効率が低いか、あるいはほとんど吸収することができない。

【0004】

太陽光発電システムのソーラーパネルユニットは、太陽光をソーラーパネルの平面に直接到逹させ、ソーラーパネルを直接照光するする直下方式と、ソーラーパネルに、反射鏡または集光レンズなどを活用する集光方式とに分けられる。建物屋上や地上に設置する太陽光発電施設は、直下方式が主に適用されるが、それは、レンズや鏡を利用する集光方式に比べ、効率が落ちる。そのような直下方式の欠点を補う集光方式は、複雑な光学構造、及びそれを支持する構造体を含まなければならない。従って、それら従来方式の製造コスト高く、また高集光によるソーラーパネルの寿命短縮を避けることができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、制限された狭い面積の空間においても、大容量発電が可能な太陽発電ユニット（solar power generation unit）、及びそれを適用する太陽発電システム（solar generation system）を提供することである。

【0006】

具体的には、本発明が解決しようとする課題は、大量集積（massive integration）が可能であるバー形態（bar type）の太陽発電ユニットと、それを適用する太陽発電システムとを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

１またはそれ以上の実施形態（one or more embodiments）によれば、
太陽光発電ユニットは、
出光ウィンドウ（light output window）が形成されている出光領域（light output region）と、前記出光領域に光波を案内する光案内領域（light guide region）と、が設けられている少なくとも１つの光ファイバと、
前記光ファイバが位置する内部空間を有するチューブタイプのハウジングと、
前記ハウジング内部の少なくとも一側に設けられ、前記光ファイバの出光領域から入射する光波によって発電を行うソーラーパネルを含む発電部（power generation part）と、を含む。

【0008】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記ハウジングは、四角形、多角形、円形、楕円形のうちいずれか１つの断面形状を有することができる。

【0009】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記ハウジングは、前記内部空間を形成する多数の壁体を有し、前記ハウジングの内部空間の中央領域に、前記光ファイバが位置し、前記多数壁体のうち少なくとも一つに、前記ソーラーパネルが形成されるか、あるいは設置されてもよい。

【0010】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記出光ウィンドウは、前記光ファイバの外周面にスパイラル状に形成される連続していたり連続していなかったりするグルーブによっても設けられる。

【0011】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記ハウジングは、前記光ファイバを取り囲む多数の壁体を有し、前記内部空間において、前記壁体間の多数のコーナーのうち少なくともいずれか一つに、前記光ファイバが位置し、前記多数壁体のうち少なくとも一つに、前記光ファイバの出光領域からの光が入射するソーラーパネルが形成されるか、あるいは設置されてもよい。

【0012】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記ハウジングの内部空間を取り囲む前記チューブ形態のハウジングの内部空間は、波状にしわが寄る形態の内壁を有し、前記内壁にソーラーパネルが形成されてもよい。

【0013】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記ハウジングの内壁には、光ファイバを支持するリブが形成され、前記ハウジングの内壁と、リブとに、ソーラーパネルが形成されてもよい。

【0014】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記ハウジングは、波状にしわが寄る形態の内壁を有し、前記内壁には、前記ソーラーパネルが形成されており、前記光ファイバは、前記内壁から離隔されてもいる。

【0015】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記ハウジングの内部空間は、エンドキャップによって外部と隔離され、気密（air tightly）状態または真空状態を維持することができる。

【0016】

１またはそれ以上の実施形態によれば、太陽発電システムは、
出光ウィンドウが形成されている出光領域と、前記出光領域に光波を案内する光案内領域と、が設けられている少なくとも１つの光ファイバ；前記少なくとも１つの光ファイバの出光領域を覆い包む空間を有するチューブタイプのハウジング；及び前記ハウジング内部の少なくとも一側に設けられ、前記光ファイバの出光領域から入射する光波によって発電を行うソーラーパネルを含む発電部；を多数含む太陽発電ユニット：並びに
前記光ファイバの光案内領域に太陽光を収斂（converge）し、前記太陽発電ユニットに光波を供給する光学構造体：を含む。

【0017】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記多数発電ユニットからの光ファイバの光案内部が、１またはそれ以上の束（グループ）に集積され、１またはそれ以上のグループの光ファイバの鏡面は、１つの光入射面を形成することができる。

【0018】

１またはそれ以上の実施形態によれば、前記光学構造体は、前記太陽発電ユニットの光ファイバ端部に光波を集束する集光レンズを含んでもよい。

【発明の効果】

【0019】

１またはその以上の実施形態によれば、円形柱、四角柱または多角柱の形態の太陽光発電ユニット及びそのシステムが提供され、該発電ユニットは、１またはそれ以上の光ファイバが位置する１つの空間周囲にソーラーパネルが配置された構造を有し、そのようなバー（bar）形態の太陽光発電ユニットは、多数立体的に集積が可能であり、狭い空間において、大容量発電が可能であり、光入射面を除いた発電システムの本体は、室内設置が可能であり、そのような太陽光発電ユニットによれば、移動性を高め、コストと設置面積とを顕著に低減させながらも、大容量の太陽光発電所及び中小型発電システムを一般に普及することができ、特に、従来の太陽光発電所を設置するとき、狭くない面積を確保するために生じる環境破壊と、周辺環境変化による寿命低下による管理コスト上昇を革新的に改善することができ、さらには、家庭用太陽光電気、敷地確保が困難な地域での太陽光発電、宇宙工学、大型船舶、電気自動車、携帯用電気製品のような応用分野に広範囲に使用される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】模範的一実施形態により、１つの光ファイバ、とそれを取り囲む多数のソーラーパネルとによる発電システムの概念を示す斜視図である。

【図2】光ファイバとソーラーパネルとの関係を示す図１のII−II線断面図である。

【図3】光案内領域Ｒ_ｉから、前記光ファイバのコアに対する光波の入射、及び出光領域の出光ウィンドウを介した光波の進行（放出）について説明する斜視図である。

【図4】図３に図示された光ファイバの縦断面図である。

【図5】図３に図示された光ファイバの横断面図である。

【図6】一実施形態による、クラッドによって形成されるスパイラル出光部を有する光ファイバを例示する図面である。

【図7】具体化された一実施形態による四角バー（bar）形態の太陽光発電ユニットを概略的に図示する図面である。

【図8】図７のVIII−VIII線断面図である。

【図9】図８の断面図を立体的に示す図面である。

【図10】他の実施形態による、複数の光ファイバがハウジング内部に設置された太陽光発電ユニットの部分的な構造を示す図面である。

【図11】図１０に図示された太陽光発電ユニットに適用される光ファイバを例示する図面である。

【図12】ハウジング内部空間での光ファイバからの出光方向を例示する図面である。

【図13】他の実施形態による、太陽光発電ユニットの概略的ハウジング内部構造を立体的に示す図面である。

【図14】図１３のＸIV−ＸIV線断面図である。

【図15】他の実施形態による、太陽光発電ユニットのハウジングの構造を概略的に例示する図面である。

【図16】多数の太陽光発電ユニットによる、発電システムの太陽発電構造体を概略的に図示する図面である。

【図17】図１６に図示された太陽発電構造体の下部を部分的に図示する図面である。

【図18】模範的実施形態による太陽発電システムの概略的構成を例示する図面である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を参照し、本発明概念の望ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明概念の実施形態は、さまざまに異なる形態に変形され、本発明概念の範囲は、以下で詳述する実施形態によって限定されると解釈されるものではない。本発明概念の実施形態は、当業界で当業者に、本発明概念についてさらに完全に説明するために提供されるものであると解釈されることが望ましい。同一符号は、始終同一要素を意味する。さらに、図面における多様な要素と領域は、概略的に示されている。従って、本発明概念は、添付図面に描かれた相対的な大きさや間隔によって制限されるものではない。

【0022】

第１、第２というような用語は、多様な構成要素についての説明に使用されるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されるものではない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。例えば、本発明概念の権利範囲を外れずに、第１構成要素は、第２構成要素とも命名され、反対に、第２構成要素は、第１構成要素とも命名される。

【0023】

本出願で使用された用語は、ただ、特定実施形態についての説明に使用されたものであり、本発明概念を限定する意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」というような表現は、明細書に記載された特徴、個数、段階、動作、構成要素、部分品、またはそれらの組み合わせが存在するということを指定するものであり、１またはそれ以上の他の特徴、個数、動作、構成要素、部分品、またはそれらの組み合わせの存在または付加の可能性をあらかじめ排除するものではないと理解されなければならない。

【0024】

異なって定義されない限り、ここで使用される全ての用語は、技術用語と科学用語とを含み、本発明概念が属する技術分野において当業者が共通して理解しているところと同一意味を有する。また、一般的に使用される、事前に定義されたような用語は、関連技術の脈絡において、それらが意味するところと一貫した意味を有すると解釈されるものであり、ここで明示上に定義しない限り、過度に形式的な意味に解釈されるものではないと理解されるのである。

【0025】

ある実施形態が他に具現可能である場合、特定の工程順序は、説明される順序と異なっても遂行される。例えば、連続して説明される２つの工程が実質的に同時にも遂行され、説明される順序と反対の順序にも遂行される。

【0026】

添付図面において、例えば、製造技術及び／または公差により、図示された形状の変形が予想される。従って、本発明の実施形態は、本明細書に図示された領域の特定形状に制限されると解釈されるものではなく、例えば、製造過程でもたらされる形状の変化を含むものである。ここで使用される全ての用語「及び／または」は、言及された構成要素のそれぞれ、及び１以上の全ての組み合わせを含む。また、本明細書で使用される用語「基板」は、基板そのもの、または基板、及びその表面に形成された所定の層または膜などを含む積層構造体をも意味する。また、本明細書において、「基板の表面」というのは、基板それ自体の露出表面、または基板上に形成された所定の層または膜のような外側表面をも意味する。また、「上部」や「上」と記載されたものは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含んでもよい。

【0027】

以下で説明される模範的実施形態に適用される発電部のソーラーパネルまたはソーラーセルは、特定構造に制限されるものではない。すなわち、１またはそれ以上の実施形態に適用されるソーラーパネルは、光波によって電気を発生するいかなる形態の光電変換装置または光電変換素子によっても代替可能である。

【0028】

望ましい実施形態によれば、発電部は、固い材質の基板を含むソリッドソーラーパネル、または可撓性基板を含むフレキシブルソーラーパネルを含んでもよい。他の実施形態によれば、該発電部は、有機高分子または無機半導体のソーラーセルを含んでもよい。さらに他の実施形態によれば、該発電部は、非晶質または多結晶のシリコン系ソーラーパネルを含んでもよい。１またはそれ以上の実施形態によれば、前記発電部は、可撓性金属上または無機フィルム上の基板上に形成される有機高分子または無機化合物の光電変換物質を含んでもよい。１またはそれ以上の実施形態によれば、前記発電部は、ペロブスカイトソーラーパネルまたは染料感応型ソーラーパネルを含んでもよい。１またはそれ以上の実施形態によれば、前記発電部は、前記ハウジングの内壁に直接形成される光電変換構造物を含んでもよいが、以下の説明で言及されるソーラーパネルまたはソーラーセルは、前述のような特定構造に限られるものではないということは言うまでもない。

【0029】

図１は、模範的一実施形態により、１つの光ファイバと、それを取り囲む多数のソーラーパネルとによる発電システムの概念を示す斜視図であり、図２は、光ファイバとソーラーパネルとの関係を示す図１のII−II線断面図である。

【0030】

図１，２を参照すれば、光ファイバ１１の出光領域Ｒ_ｏの外周面に、光波１が通過する出光ウィンドウ１１ｃが多数形成されており、光ファイバ１１の周囲に、多数ソーラーパネル３０による発電部が配置される。ここで、ソーラーパネル３０により、部分的または全体的に取り囲まれた光ファイバの一部分が、出光部または出光領域Ｒ_ｏに該当し、光波１が注入される部分は、光案内部または光案内領域Ｒ_ｉ該当する。

【0031】

光波１は、光ファイバ１１のコア１１ａを介して光案内領域Ｒ_ｉに注入され、出光領域Ｒ_ｏにおいて、コア１１ａを進んだ光波１の一部が、コア１１ａを覆っているクラッド１１ｂに形成される出光ウィンドウ１１ｃを通過する。

【0032】

前記出光領域Ｒ_ｏの出光ウィンドウ１１ｃは、クラッド１１ｂの部分的除去によって形成され、その底に、コア１１ａが露出されている。本実施形態においては、４方向に配置された４つのソーラーパネル３０に対応し、前記光ファイバ１１の出光ウィンドウ１１ｃは、放射状４方向に形成される。

【0033】

前記ソーラーパネル３０は、光ファイバ１１の出光ウィンドウ１１ｃからの光波進路上に配置される。ソーラーパネル３０は、その個数に制限がなく、異なる実施形態により、二つ、三つまたは四つ、さらにはそれ以上が設けられ、光ファイバ１１の出光領域Ｒ_ｏが部分的または全体的に、前記ソーラーパネル３０によって取り囲まれる。また、模範的他の実施形態によれば、前記ソーラーパネル３０は、前記光ファイバ１１を取り囲む多数の壁体１２ａを有する四角柱形状または多角柱形状のハウジング１２の内部にも設置される。

【0034】

前記光ファイバ１１は、ハウジング１２、またはその内側の多数ソーラーパネル３０によって設けられる内部空間に設置され、全てのソーラーパネル３０に光波１を供給する。

【0035】

図３は、光案内領域Ｒ_ｉにおいて、前記光ファイバ１１のコア１１ａへの光波１入射、及び出光領域Ｒ_ｏの、出光ウィンドウ１１ｃを介した光波の進行（放出）について説明する斜視図であり、図４は、光ファイバ１１の縦断面図であり、図５は、光ファイバ１１の横断面図である。

【0036】

図３、図４及び図５を参照すれば、光波１が進むコア１１ａが、クラッド１１ｂに覆われている。クラッド１１ｂは、界面反射を介して、光波１をコア１１ａ内に閉じこめ、光波がコア１１ａ内部を進むように案内する。出光領域Ｒ_ｏにおいて、クラッド１１ｂに形成される出光ウィンドウ１１ｃの下部または底には、コア１１ａの表面が露出されており、従って、この部分には、コア１１ａを進んだ光波１一部が、それを介して外部に抜け出す。

【0037】

図６は、クラッド１１ｂによって形成されるスパイラル出光部１１ｄを有する光ファイバ１１を例示する。前記スパイラル状出光部１１ｄは、光ファイバ１１の外周面を回りながら、スパイラル状に形成されるグルーブ（groove）によっても形成される。このグルーブは、光ファイバ外周面全体に連続されるように形成されるか、あるいは部分的に断絶され、クラッド１１ｂに非連続的にも形成される。しかし、多様な実施形態は、クラッド１１ｂに形成される特定の構造や形態の出光ウィンドウにより、技術的に制限されないということは言うまでもない。

【0038】

図７は、さらに具体化された一実施形態による四角バー（bar）形態の太陽光発電ユニットを概略的に図示する。

【0039】

図７に図示された太陽光発電ユニット１０は、光ファイバ１１の出光領域Ｒ_ｏが内蔵される内部空間を形成する多数の壁体１２ａを有するハウジング１２を含む。前記ハウジング１２の内部には、図１及び図２の説明で言及されたように、光ファイバ１１の出光領域Ｒ_ｏを部分的または全体的に取り囲む１またはそれ以上のソーラーパネル３０が配置される。

【0040】

前記ハウジング１２の両端には、シーリング部材またはエンドキャップ１３，１４が結合されており、一側エンドキャップ１３を光ファイバ１１が貫通する。前記エンドキャップ１３，１４により、ハウジング１２の内部空間は、外部と隔離され、真空状態でもある。真空状態のハウジング１２の内部空間は、湿気や異物などによる光の散乱または吸収を防止し、発電のための光利用効率を高める。

【0041】

図８は、図７のVIII−VIII線断面図であり、図９は、図８の断面図を立体的に示す。

【0042】

図７、図８及び図９に図示されているように、ハウジング１２は、四角断面を有する四角バーの形態を有し、その中央に、光ファイバ１１の出光領域Ｒ_ｏが位置する。そして、ハウジング内部の４つのコーナーから、その内部中心に向かう対角線方向のリブ（rib）１２ｂが所定距離延長され、ハウジング内部中心に設けられる光ファイバ１１を支持する。そして、ハウジング１２内部の４個の壁体１２ａの内面それぞれに、ソーラーパネル３０が設置される。

【0043】

前記ソーラーパネル３０は、特定の物質や構造によって限定されるものではなく、別途の基板に形成される完成体の状態で、前記ハウジング１２の内壁にも設置され、他の実施形態によれば、前記ハウジング１２の内壁自体に、光電変換物質膜、及びその両側の電極コーティングによっても形成される。

【0044】

図１０は、他の実施形態による、複数の光ファイバがハウジング内部に設置された太陽光発電ユニットの部分的な構造を示し、図１１は、図１０に図示された太陽光発電ユニットに適用される光ファイバを例示し、図１２は、ハウジング内の光ファイバからの出光方向を例示する。

【0045】

図１０を参照すれば、四角中空バー状のハウジング１２内壁に、ソーラーパネル３０が設置されたり形成されたりする。そして、ハウジング１２内側の４コーナーには、光ファイバ１１が設置される。この構造においては、図１１に図示されているように、一方向だけに光波が出射される出光ウィンドウ１１ｃが形成されている光ファイバ１１が適用される。このとき、図１２に図示されているように、光ファイバ１１は、出光方向（矢印）が、ハウジング１２内部空間を向かうようにし、このとき、出光方向を、内部中心（実線矢印）、またはそこから外れ、対向側２つのソーラーパネルのうちいずれか一つに向かうるように（点線矢印）配向させることができる。

【0046】

図１３は、他の実施形態による太陽光発電ユニットの概略的ハウジング内部構造を立体的に示し、図１４は、図１３のＸIV−ＸIV線断面図である。

【0047】

図１３及び図１４を参照すれば、ハウジング１５は、円形または楕円形のパイプまたはチューブの形態を有しており、その内部中心に、ハウジング１５の内壁から、その中心方向に延長される多数のリブ１５ａによって支持される光ファイバ１１が位置し、ハウジング１５の内面に、ソーラーパネル３３が付着されたり形成されたりしている。前記ソーラーパネル３０は、前記ハウジング１５内壁自体に、光電変換物質及び電極を含む積層構造体であり、内壁に直接形成され、他の実施形態によれば、可撓性フィルムをベースにする可撓性ソーラーパネルでも代替される。そのような実施形態においては、光ファイバ１１からの、ソーラーパネル部分別光波の進行距離の差が、前述の実施形態の四角形ハウジングの太陽光発電ユニットでの進行距離差に比べて小さい。

【0048】

図１５は、他の実施形態による太陽光発電ユニットのハウジングの構造を概略的に例示する。本実施形態でのハウジング１６は、中空円柱形状を有し、その内部には、波状にしわが寄る形態の内壁１６ａが形成されている。従って、ハウジング断面においてハウジング内部空間は、しわが寄る波状、または星状を有する。そのような構造によれば、波状内壁１６ａは、大きく拡張された面積を有するようになる。

【0049】

そのようなしわが寄る内壁１６ａには、太陽発電のための光電変換構造物が積層形成され、その内部には、前述の多くの形態の光ファイバが、１またはそれ以上設置される。

【0050】

また、しわ内壁の突出部は、内部空間中心領域に位置する光ファイバを支持することができる。

【0051】

図１６は、多数の太陽光発電ユニットによる、発電システムの太陽発電構造体を概略的に図示し、図１７は、図１６に図示された太陽発電構造体の下部を部分的に図示する。

【0052】

図１６及び図１７を参照すれば、一方向（図面において、上下）に整列された太陽光発電ユニット１０が、１つの平面上に二次元的に多数密集配列されている。太陽光発電ユニット１０は、四角チューブ形態のハウジング１２と、ハウジング１２内部に、その一側の出光領域Ｒ_ｏが位置する光ファイバと、を具備する。そのような太陽光発電ユニット１０は、２つの方向に多数密集され、大規模の太陽発電構造体４０を具現する。

【0053】

図１６に図示された太陽発電構造体において、その上部に設けられた無数の光ファイバ１１の光案内領域Ｒ_ｉは１、または複数のまとまりで束（バンドル）化され、各バンドルごとに、太陽光を光学システムによって収斂させる。

【0054】

図１８は、図１６、１７に図示された太陽発電構造体が適用される発電システムの概略的構成図である。

【0055】

図１８に図示されているように、図１６に図示された太陽発電構造体４０の外部光ファイバ、すなわち、光ファイバの光案内部Ｒ_ｉの先端部を一つにまとめ、多数光ファイバの単面（facet）の集積による１つの共通した光入射面または光入射部４１を形成し、そこに太陽光を、光入射部４１に収斂させる光学システム５０を設置する。

【0056】

前述のような模範的実施形態において、太陽光発電ユニットのソーラーパネルは、周知のペロブスカイトソーラーパネルまたはペロブスカイトソーラーセルを適用することができる。ペロブスカイトソーラーパネルまたはペロブスカイトソーラーセルは、ペロブスカイト構造化合物を含む。

【0057】

本開示において、特定の実施形態について図示して説明したが、特許請求の範囲によって提供される本発明の精神や分野を外れない限度内において、本発明が多様に改良されたり変化されたりするということは、当業界で当業者であるならば、容易に理解することができるであろうということを明らかにする。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明の、太陽発電ユニット及びそのシステムは、例えば、エネルギー関連の技術分野に効果的に適用可能である。

【符号の説明】

【0059】

１ 光波
１０ 発電ユニット
１１ 光ファイバ
１１ａ コア
１１ｂ クラッド
１１ｃ 出光ウィンドウ
１１ｄ スパイラル型出光部
１２，１６ ハウジング
１２ａ 壁体
１３，１４ エンドキャップ
１５ａ リブ
１６ａ 内壁
３０，３３ ソーラーパネル
４０ 太陽発電構造体
４１ 光入射部
５０ 光学システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】