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非サンベルト地域における高効率集光型太陽光発電を目指した日射特性把握と集光系設計

研究課題

研究課題/領域番号 26289373
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 エネルギー学
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

山田 昇  長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90321976)

連携研究者 桶 真一郎  津山工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (20362329)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2014年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
キーワード太陽光発電 / 太陽エネルギー / 集光型太陽光発電 / 集光型太陽電池 / 多接合型太陽電池 / 光学設計 / 自然エネルギー / 集光 / 太陽電池 / 再生可能エネルギー
研究成果の概要

本研究では、従来の集光型太陽電池では活用できない散乱日射をも発電に活用できる新たな集光型太陽電池の集光技術を確立した。まず、非サンベルト地域における散乱日射特性をスカイスキャナーを用いて観測した。次に、この日射特性に基づいて、集光光学系を設計し、試作モジュールを製作し、屋外で実験検証を行った。結果として、日本の気象条件において従来の集光型太陽電池の約1.5倍以上のモジュール変換効率を達成した。さらに、モジュールおよびシステムの低コスト化に向けた方策として、メカニカルスタック多接合太陽電池に本概念を適用し、低倍集光モジュールにするアイデアを検証し、実現可能性が得られた。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 5件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Feasibility study of two-terminal tandem solar cells integrated with smart stack, areal current matching, and low concentration2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Baba, Kikuo Makita, Hidenori Mizuno, Hidetaka Takato, Takeyoshi Sugaya and Noboru Yamada
    • 雑誌名

      Progress in Photovoltaics, Research and Application

      巻: 7 号: 3 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1002/pip.2856

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Maximization of conversion efficiency based on global normal irradiance using hybrid concentrator photovoltaic architecture2016

    • 著者名/発表者名
      Noboru Yamada, Daiki Hirai
    • 雑誌名

      Progress in Photovoltaics: Research and Applications

      巻: 1 号: 6 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1002/pip.2765

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Optical design for 2-terminal III-V/Si SMAC module2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Baba1, Kikuo Makita, Hidenori Mizuno, Hidetaka Takato, Takeyoshi Sugaya, Noboru Yamada
    • 学会等名
      44th IEEE Photovoltaic Specialist Conference(PVSC-44)
    • 発表場所
      Washington DC
    • 年月日
      2017-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Evaluation of Partial Concentration III-V/Si Module with Enhanced Diffuse Sunlight Transmission2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sato, Noboru Yamada, Kan-Hua Lee, Kenji Araki, and Masafumi Yamaguchi
    • 学会等名
      44th IEEE Photovoltaic Specialist Conference(PVSC-44)
    • 発表場所
      Washington DC
    • 年月日
      2017-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CPV用マイクロレンズの温度変化が集光性能に及ぼす影響の評価2016

    • 著者名/発表者名
      谷野恭平,佐藤大輔,山田昇
    • 学会等名
      日本太陽エネルギー学会・日本風力エネルギー学会合同研究発表会
    • 発表場所
      松山市総合コミュニティセンター
    • 年月日
      2016-11-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 散乱日射活用型CPVモジュールの発電特性の長期フィールド試験による検討2016

    • 著者名/発表者名
      地木郁真,桶真一郎,山田昇
    • 学会等名
      日本太陽エネルギー学会・日本風力エネルギー学会合同研究発表会
    • 発表場所
      松山市総合コミュニティセンター
    • 年月日
      2016-11-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Mechanically Stacked Multi-junction Solar Cell under Low Solar Concentration2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Baba, Kikuo Makita, Takeyoshi Sugaya, Noboru Yamada
    • 学会等名
      11th Asian Thermophysical Properties Conference (ATPC2016)
    • 発表場所
      Pacifico YOKOHAMA Annex Hall
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スマートスタック/面積電流整合/低倍率集光を組み合わせた多接合太陽電池(SMACモジュール)に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      馬場将亮,牧田紀久夫,水野英範,高遠秀尚,菅谷武芳,山田昇
    • 学会等名
      AIST 太陽光発電研究 成果報告会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-06-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] スマートスタック/面積電流整合/低倍率集光を組み合わせた多接合太陽電池(SMACモジュール)の設計試作2016

    • 著者名/発表者名
      馬場将亮,牧田紀久夫,菅谷武芳,山田昇
    • 学会等名
      学振175委員会 第13 回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
    • 発表場所
      アオーレ長岡
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Silicone on glass レンズの熱変形が集光性能に及ぼす影響の評価2016

    • 著者名/発表者名
      谷野恭平,佐藤大輔,山田昇
    • 学会等名
      学振175委員会 第13 回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
    • 発表場所
      アオーレ長岡
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ハイブリッドCPV構造による全天日射基準モジュール変換効率の向上2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤 大輔,山田 昇
    • 学会等名
      175委員会 第13回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
    • 発表場所
      アオーレ長岡
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 散乱光活用型集光型 多接合太陽電池モジュールの設計および評価2015

    • 著者名/発表者名
      岡本和也、平井大貴、山田昇
    • 学会等名
      日本太陽エネルギー学会研究発表会
    • 発表場所
      ニューウェルシティ宮崎
    • 年月日
      2015-11-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Light management for mechanically stacked dual-junction solar cells with areal current matching techniques2015

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Baba, Kikuo Makita, Takeyoshi Sugaya, Noboru Yamada
    • 学会等名
      25th International Photovoltaic Science and Engineering Conference(PVSEC-25)
    • 発表場所
      BEXCO Busan
    • 年月日
      2015-11-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of low concentration multijunction solar cells with smartstacking and areal current matching techniques2015

    • 著者名/発表者名
      Noboru Yamada, Kikuo Makita, Masaaki Baba, Daiki Hirai, Takeyoshi Sugaya
    • 学会等名
      Proceedings of European PV Solar Energy Conference and Exhibition (EU PVSEC 2015)
    • 発表場所
      Hamburg
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Highly Transparent Concentrator Photovoltaic Module for Efficient Dual Land Use in Middle DNI Region2015

    • 著者名/発表者名
      Daiki Hirai, Kazuya Okamoto, Noboru Yamada
    • 学会等名
      42nd IEEE Photovoltaic Specialist Conference
    • 発表場所
      New Orleans
    • 年月日
      2015-06-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 散乱日射活用型CPVモジュールのフィールド試験に向けた設計と試作2015

    • 著者名/発表者名
      小出拓希,桶真一郎,平井大貴,岡本和也,山田昇
    • 学会等名
      平成27年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Design and test of cell-in-cell-structured CPV modules for better solar energy conversion2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Okamoto, Daiki Hirai, Noboru Yamada
    • 学会等名
      The 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-6)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] The Effect of Circumsolar and Diffuse Solar Radiation on Cell-in-Cell-Structured CPV Module2014

    • 著者名/発表者名
      Daiki Hirai, Kazuya Okamoto, Noboru Yamada
    • 学会等名
      The 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-6)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 集光系設計のための散乱日射の天空放射輝度分布特性把握2014

    • 著者名/発表者名
      平井大貴,岡本和也,山田昇
    • 学会等名
      太陽/風力エネルギー合同研究発表会
    • 発表場所
      いわき
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 集光型太陽電池モジュール及び集光型太陽光発電システム2014

    • 発明者名
      山田昇
    • 権利者名
      山田昇
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-187152
    • 出願年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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