2: 太陽光集光シート(SOH-1)の原理
A: 反射光最小化 垂直方向入射光
B: 反射光最小化 垂直方向入射光
C: 太陽光パネルへの応用の課題
D: 両面対称プリズム構成
SOH-1の下部面にも同様な立体構造を持たせた 両面対称プリズム(SOH-1)を構成します。
Simulationでは 片面の場合の透過率の落ち込みが 大きく改善されています。
この シミュレーションは2次元のsimulation結果ですが 3次元シミュレーションでも 同様な結果を示します
2:SOH-1 立体構造と3D Simulation例
下図は SOH-1のシミュレーションモデルと simulation結果を示しています。
ここで simulationで用いた入射光線は 法線方向、水平方向 ともに一様の方位と強度で分布させたものです。
SOH-1 表面捕捉Simulation
SOH-1の表面から面内に捕捉される 入射角別の光線捕捉率です。
平面板の場合 捕捉率は80.8%です。

SOH-1(頂角60度)の場合は 全体平均 95%以上 最大は99%以上になります。
SOH-1(頂角30度)の場合は99%以上になります。
SOH-1 透過光線Simulation
SOH-1下部から 透過してくる光線の 入射角別の光線捕捉率です。
平面板の場合 空気中では捕捉率は72%です。
SOH-1の場合は 空気中では全体平均 83%以上になります。
平板光線透過Simulation(平均透過率:72%) 外部屈折率N=1
SOH-1(頂角82.5度) 光線透過Simulation(平均透過率:83%) 外部屈折率N=1
下部が空気でなく 屈折率3.5程度の場合
平板の場合 67%程度に対し SOH-1では 最大97%以上になります。
平板光線透過Simulation(平均透過率:67%) 外部屈折率N=3.5
SOH-1(頂角60度)光線透過Simulation(平均透過率:92%) 外部屈折率N=3.5
SOH-1(頂角30度)では96.7%の平均透過率
SOH-1(頂角30度)光線透過Simulation(平均透過率:96.7%) 外部屈折率N=3.5
3: 集光シート(SOH-1)技術のテクスチャーPV素子への適用
以上のように下部(材料)屈折率により 光線捕捉率は大きく変化します。
そのため実際の適用には SOH-1設置方向 PV素子の屈折率表面形状を
考慮した最適化シミュレーションが必要になります。
発電素子の一般構造は 素子表面に 微細なピラミッド構造を持たせ 表面反射を抑える構造である。
SOH-1では 表面にTextureを持つ発電素子には 垂直に近い角度での入射が期待され
発電効率がよくなります。発電素子表面保護層と封止樹脂層とモジュール表面の強化ガラス
もしくはSOH-1の3層の屈折率の光学的整合が重要になる。また 上図で 発電素子の
n型層に法線角方向から 入射するよう 光学系を設計する必要があります。
このため テクスチャーの構造も考慮する必要があります。
各層に要求される機能が異なるため 実現は simulationによる 事前確認が必要になる。
構成材料を同一樹脂に統一することで 最大捕捉率を得るための整合を可能にすることが考えられます。
4: 集光シート(SOH-1)技術の太陽熱利用システムへの適用
表面に平板を使用した時の 下部が水の場合の 光線捕捉率(全方位平均 80.3%)
表面にSOH-1を使用した時の 下部が水の場合の 光線捕捉率(全方位平均 93.8%)
4: 集光シート(SOH-1)技術のまとめ
以上のように SOH-1の特性は太陽光が水平線に近くなるほど その集光効果が大きくなります。
このことは 太陽光発電においては 発電時間の延長と 総発電量の増加が可能になります。
太陽熱利用分野においては 15%以上の 熱エネルギーの増加が可能になります。
太陽光の総エネルギーの少ない 低緯度地方においては 特に有効な手段と考えられます。
具体設計に必要なシミュレーターを用い各分野の製造メーカと協力しつつ 応用分野を広げてまいります。