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太陽追尾装置とは、ペイロードを太陽の方向に向ける装置である。ペイロードは通常、太陽電池パネル、放物面トラフ、フレネル反射鏡、レンズ、またはヘリオスタットの鏡などである。
平面型太陽光発電システムでは、入射する太陽光と太陽光発電パネルとの入射角（コサイン誤差とも呼ばれる）を最小限に抑えるためにトラッカーが使用されます。この角度を小さくすることで、設置された発電容量が一定の場合、発電量を増やすことができます。
単軸トラッカーの価格、信頼性、性能が向上したため、公益事業規模のプロジェクトで設置される割合が増加しています。世界の太陽追尾システム市場は、2017年に14ギガワット[ 1 ]、2022年に73ギガワット[ 2 ]、2023年に94ギガワットでした。2024年までに太陽追尾システム市場は111ギガワット[ 1 ]となり、LCoEが低いため、新規の公益事業規模の太陽光発電プロジェクトの99%が単軸追尾方式を採用しました[ 3 ] 。対照的に、固定傾斜方式は主に地形が険しい場所、ブラウンフィールド、強風の場所で使用されていました。
集光型太陽光発電（CPV）および集光型太陽熱発電（CSP）の用途では、トラッカーを使用してCPVおよびCSPシステムの光学部品を駆動します。集光型太陽熱発電の光学系は太陽光の直接成分を受け入れるため、エネルギーを収集するために適切な方向に向ける必要があります。集光型太陽光発電では、光軸が入射する太陽放射と一致すると太陽エネルギーを最大効率で収集できるため、すべての集光型用途でトラッカーシステムが使用されています。[ 4 ] [ 5 ]
太陽光には、太陽エネルギーの約90%を運ぶ「直射日光」[ 6 ] [ 7 ]と、残りのエネルギーを運ぶ「拡散光」の2つの成分があります。拡散光は晴れた日の青空であり、曇りの日には全体のエネルギーに占める割合が大きくなります。エネルギーの大部分は直射日光にあるため、集光量を最大化するには、太陽光パネルから太陽が可能な限り長く見えるようにする必要があります。しかし、曇りの日には、直射光と拡散光の比率が60:40以下になることもあります。
直接光線によってもたらされるエネルギーは、入射光とパネルの間の角度のコサインに比例して減少します。さらに、反射率（すべての偏光にわたって平均化）は、入射角が約 50° まではほぼ一定ですが、それを超えると反射率は急速に増加します。[ 8 ]
注記
例えば、± 5°の精度を持つトラッカーは、直射光によるエネルギーの99.6%以上と拡散光の100%を捕捉することができます。そのため、高精度トラッキングは、集光型ではない太陽光発電用途では通常使用されません。
追跡機構の目的は、太陽が空を横切る動きを追跡することです。以下の各セクションでは、主要な要素をそれぞれもう少し詳しく説明しますが、太陽の複雑な軌道を、日々の東西方向の動きと、季節による年間を通じた南北方向の動きを分けて考えることで簡略化します。
直射日光から収集できる太陽エネルギーの量は、パネルが遮る光の量に相当します。これは、パネルの面積に直射日光の入射角のコサインを掛けた値で表されます（上の図を参照）。言い換えれば、遮られるエネルギーは、直射日光に垂直な面にパネルが落とす影の面積に相当します。
このコサインの関係は、1760年にランベルトのコサイン法則によって定式化された観察結果と非常に密接に関連している。この法則は、物体の観測される明るさは、それを照らす光の入射角のコサインに比例するというものである。
遮断された光のすべてがパネル内部に透過するわけではなく、一部は表面で反射されます。反射される光量は、表面材料の屈折率と入射光の入射角の両方に依存します。また、入射光の偏光によっても反射光量は異なります。入射する太陽光はあらゆる偏光が混ざり合ったものであり、直射日光にはすべての偏光が均等に含まれています。すべての偏光について平均すると、反射損失は入射角が約50°まではほぼ一定ですが、それ以上になると急速に増加します。例えば、ガラスに適した添付のグラフを参照してください。
ソーラーパネルには、シリコンと空気の屈折率の中間の屈折率を持つ物質の薄い層が1層または複数層ある反射防止コーティングが施されていることが多い。これにより、反射光に破壊的干渉が起こり、反射量が減少する。太陽光発電メーカーは、反射防止コーティングの改良やテクスチャードガラスの使用により、反射率を低減する取り組みを行ってきた。[ 9 ] [ 10 ]
太陽は1日に東から西へ360°移動しますが、固定された場所から見ると、平均的な半日の間に見える範囲は180°です（夏はこれより広く、春と秋はやや狭く、冬は著しく狭くなります）。地平線効果により、実際の動きは約150°になります。日の出と日の入りの間の固定された向きにあるソーラーパネルは、左右に75°移動するため、上記の表によると、朝と夕方に75%以上のエネルギーを失います。パネルを東西に回転させることで、これらの損失を取り戻すことができます。太陽の東西方向の動きのみを補正しようとするトラッカーは、単軸トラッカーと呼ばれます。
地球の自転軸の傾きにより、太陽も1年間で北と南に46°ずつ移動します。同じパネルを2つの極値の中間点に設置した場合、太陽はそれぞれ23°ずつ移動します。したがって、上記の表によれば、最適に調整された単軸トラッカー（下記の極軸トラッカーを参照）は、夏と冬の季節の極値でわずか8.3%しか損失せず、年間平均では約5%しか損失しません。逆に、垂直または水平に配置された単軸トラッカーは、太陽の軌道の季節変動により、はるかに大きな損失を被ります。たとえば、緯度60°の地点にある垂直トラッカーは、夏には利用可能なエネルギーの最大40%を失い、緯度25°の地点にある水平トラッカーは、冬には最大33%を失います。
日々の動きと季節的な動きの両方を考慮するトラッカーは、二軸トラッカーとして知られています。一般的に、季節的な角度の変化による損失は、日の長さの変化によって複雑になり、北緯または南緯では夏季の集光量が増加します。これにより集光量が夏季に偏るため、パネルを夏の平均角度に近づけて傾けると、春分/秋分の角度（設置場所の緯度と同じ）に傾けたシステムと比較して、年間総損失が減少します。
業界内では、単軸トラッカーと二軸トラッカーの年間収集量のわずかな差が、二軸トラッカーの複雑さの増加に見合うかどうかについて、かなりの議論がある。オンタリオ州南部の実際の生産統計の最近のレビューでは、その差は合計で約 4% であり、二軸システムの追加コストよりもはるかに少ないことが示唆された。これは、固定アレイと単軸トラッカーの間の 24 ～ 32% の改善と比較すると不利である。[ 11 ] [ 12 ]
上記のモデルは、時間帯や季節を問わず、雲量の発生確率が一定であると仮定しています。しかし、気候帯によって雲量は季節によって変動するため、上記の平均性能値に影響を与える可能性があります。一方、例えば日中に雲量が多くなる地域では、朝の日差しを取り込むことで特別なメリットが得られる場合もあります。
太陽光が大気中を通過する距離は、太陽が地平線に近づくにつれて長くなります。これは、太陽光が大気中を斜めに通過するためです。大気中を通過する経路長が長くなるにつれて、集光器に到達する太陽光の強度は低下します。この経路長の増加は、大気質量（AM）または大気質量係数と呼ばれ、AM0は大気圏の最上部、AM1は太陽が真上にある状態で海面まで垂直に下る経路、AMが1より大きい場合は太陽が地平線に近づくにつれて斜めに通過する経路を表します。
早朝や冬の間は太陽がそれほど熱く感じないかもしれませんが、大気圏を斜めに通過する経路は、予想よりも太陽の強度に悪影響を与えません。太陽が地平線からわずか 15° 上にあるときでも、太陽の強度は最大値の約 60%、10° では約 50%、わずか 5° では 25% になります。[ 13 ]したがって、トラッカーが地平線から地平線まで太陽を追跡できれば、ソーラーパネルでかなりの量のエネルギーを収集できます。
太陽電池の基本的な電力変換効率は、追尾方式を採用するかどうかにかかわらず、最終結果に大きな影響を与える。
太陽光発電セルの効率は、温度の上昇とともに約 0.4%/℃ の割合で低下します。[ 14 ]例えば、 早朝や冬の 10 ℃での効率は 、日中の暑い時期や夏の 60 ℃ での効率よりも約 20% 高くなります。したがって、トラッカーは、セルが最も効率的に動作する早朝や冬のエネルギーを収集することで、追加のメリットを提供できます。
集光型採集器用のトラッカーは、採集器を焦点位置に維持するために、高精度の追跡機能を備えている必要がある。
非集光型フラットパネル用トラッカーは、高精度なトラッキングを必要としません。
非集光型フラットパネル集光器の追跡機能の利点は、以下の点から得られます。
太陽集熱器には、非集光型の平面パネル（通常は太陽光発電または温水発電用）や、様々な種類の集光型システムがある。
太陽集光器の設置システムは、固定式（手動調整）または追尾式があります。太陽集光器の種類や設置場所（緯度）によって、必要な追尾機構の種類が異なります。追尾システムは、固定集光器／可動鏡（ヘリオスタット）として構成することも、可動集光器として構成することもできます。
住宅用および小規模な商業用または工業用の屋上太陽光パネルと太陽熱温水器パネルは通常固定式で、多くの場合、適切な向きの傾斜屋根に埋め込み式で設置されます。固定式マウントはトラッカー式に比べて以下のような利点があります。
固定式架台は通常、非集光型システムと組み合わせて使用されますが、特に発展途上国で重宝される非追尾型集光器の重要な種類として、携帯型ソーラークッカーがあります。これらは比較的低い集光レベル（通常、 太陽光の2～8倍程度）を使用し、手動で位置合わせを行います。
固定式のフラットパネルは、正午の利用可能なエネルギーの大部分を収集するように設定できますが、固定パネルとのずれが大きすぎて利用可能なエネルギーの適切な割合を収集できなくなる早朝や午後遅くにもかなりの電力が利用可能です[ 13 ]。たとえば、太陽が地平線からわずか10°上にある場合でも、利用可能なエネルギーは正午のエネルギーレベルの約半分（緯度、季節、大気条件によってはそれ以上）になる可能性があります。
したがって、追尾システムの主な利点は、一日のうちで最も長い時間、太陽エネルギーを収集できること、そして季節によって変化する太陽の位置を最も正確に把握できることである。
さらに、集束レベルが高くなるほど、正確な追跡がより重要になる。なぜなら、直接放射から得られるエネルギーの割合が高くなり、その集束されたエネルギーが集中する領域が小さくなるからである。
高温集熱器のように、熱エネルギーを高温の液体や気体（例えば蒸気）として回収するタイプの集熱器など、移動できない集熱器も多くあります。その他にも、建物の直接暖房や照明、シェフラー反射鏡のような固定式の組み込み型ソーラークッカーなども例として挙げられます。このような場合、太陽が空のどの位置にあっても太陽光線が集熱器に当たるように、可動式の鏡を使用する必要があります。
太陽は空を複雑な動きで移動するため、太陽光線を目標に正確に照射するには高い精度が求められる。そのため、ヘリオスタットミラーは一般的に二軸追尾システムを採用し、少なくとも一軸は機械式となっている。用途に応じて、ミラーは平面鏡または凹面鏡となる。
トラッカーは、トラッカーの軸の数と向きによってクラス分けできます。固定マウントと比較すると、単軸トラッカーは年間出力を約30%増加させ、二軸トラッカーはさらに10～20%増加させます。[ 15 ] [ 16 ]
太陽光発電トラッカーは、標準型太陽光発電（PV）トラッカーと集光型太陽光発電（CPV）トラッカーの2種類に分類できます。これらのトラッカーはそれぞれ、軸の数と向き、駆動方式と駆動構造、用途、垂直支持構造、基礎構造によってさらに細分化できます。
オランダ、中国、イギリス、日本の貯水池や湖には、太陽光パネルの浮島が設置されている。パネルの向きを制御する太陽追尾システムは、季節に応じて自動的に作動し、ブイに取り付けられたロープによって位置を変える。[ 17 ]
ソーラートラッカーは、コンクリート基礎を必要とせず地面に設置できる「浮体式」基礎を用いて構築できます。トラッカーをコンクリート基礎の上に設置する代わりに、砂や砂利などの様々な材料を充填できる砂利パンの上に設置し、地面に固定します。これらの「浮体式」トラッカーは、従来の固定式トラッカーと同等の風荷重に耐えることができます。浮体式トラッカーを使用することで、埋め立て地の上や掘削基礎が困難な場所などにも設置できるため、商業用太陽光発電プロジェクトの設置場所の選択肢が広がります。
太陽光追尾装置は、機械的な追尾装置を必要とせずに構築できる。これらは、モーションフリー光学追尾方式と呼ばれる。レンキューブ社は、モーションフリー光学追尾技術を用いて光を方向転換させるガラスベースの設計を先駆的に開発した。
太陽光発電パネルは、空からの直射光と拡散光の両方を受け入れます。標準的な太陽光発電トラッカーに搭載されたパネルは、利用可能な直射光と拡散光の両方を集めます。標準的な太陽光発電トラッカーの追尾機能は、入射光と太陽光発電パネルとの入射角を最小限に抑えるために使用されます。これにより、入射する太陽光の直射光成分から得られるエネルギー量が増加します。
標準的な太陽光発電トラッカーの原理は、あらゆる標準的な太陽光発電モジュール技術に対応しています。これには、あらゆる種類の結晶シリコンパネル（単結晶シリコン、多結晶シリコン）と、あらゆる種類の薄膜パネル（アモルファスシリコン、CdTe、CIGS、微結晶シリコン）が含まれます。
CPVモジュールの光学系は入射光の直接成分を受け入れるため、収集エネルギーを最大化するには適切な向きに配置する必要があります。低集光用途では、空からの拡散光の一部も捕捉できます。CPVモジュールの追尾機能は、入射光が太陽電池コレクターに集光されるように光学系の向きを調整するために使用されます。
一次元的に集光するCPVモジュールは、太陽に対して垂直な方向に一軸追尾する必要があります。二次元的に集光するCPVモジュールは、太陽に対して垂直な方向に二軸追尾する必要があります。
CPV光学系の背後にある物理法則では、システムの集光比が増加するにつれて追跡精度が向上する必要がある。しかし、特定の集光比では、非結像光学系は可能な限り広い受容角を提供するため、追跡精度を低下させる可能性がある。[ 20 ] [ 21 ]
高濃度システムでは、定格出力の約90%を供給するために、トラッキング精度は±0.1°の範囲内である必要があります。低濃度システムでは、定格出力の90%を供給するために、トラッキング精度は±2.0°の範囲内である必要があります。そのため、高精度トラッキングシステムが一般的に用いられています。
集光型太陽光発電トラッカーは、屈折型および反射型集光器システムと組み合わせて使用されます。これらのシステムでは、さまざまな新しい太陽電池技術が使用されています。これらは、従来の結晶シリコンベースの太陽光発電受光器から、ゲルマニウムベースの三重接合型受光器まで多岐にわたります。
単軸トラッカーは、回転軸として機能する自由度を1つ持ちます。単軸トラッカーの回転軸は通常、真北子午線に沿って配置されます。高度な追跡アルゴリズムを使用すれば、任意の方位にトラッカーを合わせることが可能です。単軸トラッカーにはいくつかの一般的な実装があります。これらには、水平単軸トラッカー（HSAT）、傾斜モジュール付き水平単軸トラッカー（HTSAT）、垂直単軸トラッカー（VSAT）、傾斜単軸トラッカー（TSAT）、極軸合わせ単軸トラッカー（PSAT）などがあります。トラッカー軸に対するモジュールの向きは、パフォーマンスをモデル化する際に重要です。
水平単軸トラッカーの回転軸は地面に対して水平であり、軸は南北線または東西線上に配置できます。水平単軸トラッカーの回転軸の両端の支柱は、設置コストを削減するためにトラッカー間で共有できます。このタイプのソーラートラッカーは、低緯度地域に最適です。水平単軸トラッカーを使用したフィールドレイアウトは非常に柔軟です。単純な形状のため、すべての回転軸を互いに平行に保つだけで、トラッカーを互いに適切に配置できます。適切な間隔により、エネルギー生産とコストの比率を最大化できます。これは、地域の地形と日陰条件、および生成されるエネルギーの時刻値に依存します。バックトラッキングは、パネルの配置を計算する方法の1つです。水平トラッカーは通常、モジュールの面が回転軸と平行になるように配置されています。モジュールがトラッキングすると、回転軸を中心に回転対称な円筒を掃引します。単軸水平追尾式太陽熱集光器では、長い水平管が支柱またはフレームに取り付けられたベアリングによって支えられています。パネルは管に取り付けられ、管は軸を中心に回転して、日中の太陽の見かけ上の動きを追尾します。追尾の目的は、あらゆる瞬間において、太陽光線とパネルの法線との間の角度を最小にすることです。
HSATではモジュールは0°で水平に取り付けられますが、HTSATではモジュールは一定の傾斜で設置されます。HSATと同じ原理で動作し、チューブの軸を南北方向に水平に保ち、太陽光モジュールを一日を通して東から西に回転させます。これらのトラッカーは通常、高緯度地域に適していますが、垂直単軸トラッカー（VSAT）ほど土地を占有しません。したがって、水平トラッカーにVSATの利点をもたらし、太陽光発電プロジェクト全体のコストを最小限に抑えます。[ 22 ] [ 23 ]
垂直単軸トラッカーの回転軸は、地面に対して垂直です。これらのトラッカーは、1 日を通して東から西に回転します。このようなトラッカーは、水平単軸トラッカーよりも高緯度で効果的です。フィールドの配置では、不要なエネルギー損失を避け、土地利用を最適化するために、日陰を考慮する必要があります。また、年間を通しての日陰の性質により、高密度配置の最適化には限界があります。垂直単軸トラッカーでは、通常、モジュールの面が回転軸に対して角度をつけて配置されています。モジュールが追尾すると、回転軸を中心に回転対称な円錐を掃引します。
水平軸と垂直軸の間に回転軸を持つすべてのトラッカーは、傾斜単軸トラッカーとみなされます。トラッカーの傾斜角は、風の影響を軽減し、上昇端の高さを下げるために制限されることがよくあります。バックトラッキングを使用すると、回転軸に垂直な方向には、任意の密度で遮光することなく配置できます。ただし、回転軸に平行な方向への配置は、傾斜角と緯度によって制限されます。傾斜単軸トラッカーでは、通常、モジュールの面が回転軸に平行に配置されます。モジュールがトラッキングすると、回転軸を中心に回転対称な円筒を掃引します。
単軸トラッカーは、あらゆる瞬間の直射日光の入射角を最小化しようとするため、すぐに疑問となるのは、単軸トラッカーのさまざまな実装、つまりタイプが、互いに、また二軸トラッカーに対して、直射日光を捕捉または遮断する際にどのように機能するかということです。2025年に学術誌「Solar Energy」に掲載された論文では、単軸トラッカーの太陽幾何学に関するベクトルベースの普遍的な公式を開発し、それを大気圏上端と地球表面の理想化された晴天モデルに適用することで、この疑問に答えようとしています。対象となるのは、HSAT EW（軸が東西方向）、HSAT NS（軸が南北方向）、PSAT、VSAT、VTSAT（傾斜角が緯度の絶対値に等しい）で、南極から北極までのすべての緯度です。では、年間ベースでどのタイプが最適でしょうか？結果は、緯度によって異なることを示しています。それにもかかわらず、PSATは熱帯地域とほとんどの温帯地域で直射日光を捉えるという点では年間ベースで最も効率的であり、極地では緯度の絶対値に等しい傾斜角を持つVTSATだけがそれを上回っている。[ 24 ]
二軸トラッカーは、回転軸として機能する 2 つの自由度を持ちます。これらの軸は通常、互いに垂直です。地面に対して固定されている軸は主軸とみなすことができます。主軸を基準とする軸は副軸とみなすことができます。二軸トラッカーにはいくつかの一般的な実装があります。これらは、主軸の地面に対する向きによって分類されます。一般的な実装の 2 つは、ティルト二軸トラッカー (TTDAT) と方位角高度二軸トラッカー (AADAT) です。トラッカー軸に対するモジュールの向きは、パフォーマンスをモデル化する際に重要です。二軸トラッカーでは通常、モジュールは副回転軸と平行に配置されます。二軸トラッカーは、太陽を垂直方向と水平方向に追尾できるため、最適な太陽エネルギーレベルを実現できます。太陽が空のどこにあっても、二軸トラッカーは太陽に直接向けるように角度を調整できます。
傾斜二軸トラッカー（TTDAT）は、パネルアレイがポールの頂上に取り付けられていることからその名が付けられています。ポールの頂上には二軸ユニバーサルジョイントがあり、パネルの水平回転と垂直傾斜の両方を効果的に実現し、アレイの自重を支える役割も担っています。傾斜と傾きは外部に設置されたアクチュエータによって制御されます。水平方向への移動は、アレイをポールの頂上を中心に回転させることで行われます。これにより、ケーブルがポールの周りでねじれることがないため、地上設置機器へのペイロード接続の柔軟性が大幅に向上します。
シンプルな幾何学的構造により、回転軸を互いに平行に保つだけで、トラッカーを互いに適切な位置に配置することが可能です。通常、太陽が低い位置にあるときにトラッカーが他のトラッカーに影を落とさないように、トラッカーはかなり低い密度で配置する必要があります。アレイ内のトラッカーを適切に間隔を空けることが、朝夕の太陽エネルギーを確実に収穫できる唯一の方法です。朝夕の太陽エネルギーの収穫こそが、2軸トラッカーを固定式または1軸トラッカーと区別する特徴です。1軸トラッカーは自己遮光を考慮するために「バックトラッキング」を使用しますが、2軸トラッカーではこれは問題になりません。2軸トラッカーを設置する費用をかけるのであれば、夕方の太陽光を制限することでコストを削減するのではなく、トラッカーを適切に間隔を空けて、収穫量を最大化しましょう。
多くのティルト式二軸トラッカーの初期世代の回転軸は、通常、真北子午線または東西緯線のいずれかに沿って配置されている。
この段落で説明する太陽追尾型ソーラートラッカーは、水平方向の主回転軸と、常に主軸に直交する副回転軸を備えています。垂直軸（ポールマウント）を中心としたアレイの回転はありません。主軸と副軸を中心とした正味の回転により、アレイは垂直軸（ポールの頂上）を中心に「回転」することができます。このティルト構成とコントローラーの独自の機能により、ポータブルまたは固定プラットフォームでの使用において、完全自動の追尾が可能になります。この「太陽追尾」トラッカーは、太陽の位置、または曇り空の最も明るい領域（拡散光）にのみ反応します。したがって、北極の24時間の夏の日を通して太陽が地平線を移動するのに合わせて、太陽を追尾することができます。太陽の位置を特定するための天文学的な計算は必要なく、トラッカー軸の向きは特に重要ではなく、必要に応じて配置できます。[ 26 ]
方位角・高度（または高度・方位角）二軸トラッカー（AADAT）は、主軸（方位角軸）が地面に対して垂直です。二次軸（仰角軸と呼ばれることが多い）は、通常、主軸に垂直です。動作はティルト・チルトシステムに似ていますが、日々の追跡のためにアレイを回転させる方法が異なります。ポールの頂上を中心にアレイを回転させる代わりに、AADATシステムでは、地面に設置された大きなリングを使用し、アレイを一連のローラーに取り付けます。この構成の主な利点は、アレイの重量がTTDATのポールの単一の荷重点ではなく、リングの一部に分散されることです。これにより、AADATははるかに大きなアレイを支えることができます。ただし、TTDATとは異なり、AADATシステムはリングの直径よりも近づけて配置することはできないため、特にトラッカー間の影を考慮すると、システムの密度が低下する可能性があります。
後述するように、パネルとトラッカーのコスト間の経済的なバランスが重要です。2010年代初頭の太陽光パネルのコストの急激な低下により、合理的な解決策を見つけることがより困難になりました。添付のメディアファイルで確認できるように、ほとんどの構造物は、小規模または職人向けの工房には不向きな工業用および/または重い材料を使用しています。市販品でさえ、安定化のためのかなり不適切な解決策（大きな岩）を提供している場合があります。小規模（アマチュア/愛好家）の構造物の場合、満たさなければならない基準には、経済性、自然災害に対する最終製品の安定性、材料の取り扱いの容易さ、および接合が含まれます。[ 27 ]
トラッカーの種類の選択は、設置規模、電気料金、政府の補助金、土地の制約、緯度、現地の気候など、多くの要因に左右されます。
水平単軸トラッカーは、一般的に大規模な分散型発電プロジェクトや公益事業規模のプロジェクトで使用されます。エネルギー効率の向上、製品コストの低減、設置の複雑さの軽減といった利点が組み合わさることで、大規模導入において非常に魅力的な経済性を実現します。さらに、午後の発電性能の高さは、大規模な系統連系型太陽光発電システムにおいて、発電量をピーク需要時間に合わせる上で特に望ましい特性です。水平単軸トラッカーは、太陽が空高く昇る春季や夏季にも、発電量を大幅に増加させます。支持構造の堅牢性と機構のシンプルさにより、高い信頼性を実現し、メンテナンスコストを低く抑えることができます。パネルは水平に設置されるため、自己遮光の心配なく軸管上にコンパクトに設置でき、清掃も容易です。
垂直軸追尾式ソーラーパネルは、垂直軸を中心にのみ旋回し、パネルは固定、調整可能、または追尾式の仰角で設置されます。固定または（季節に応じて）調整可能な角度を持つこのような追尾式パネルは、太陽の見かけ上の軌道がそれほど高くないものの、夏季には日照時間が長く、太陽が長い弧を描いて移動する高緯度地域に適しています。
二軸追尾式太陽光発電システムは、一般的に小規模な住宅用設備や、政府による固定価格買取制度が非常に高い地域で使用されています。しかし、太陽光発電関連業界が、ピーク需要時に発電量が30%も減少するという現状を認識すれば、状況は一変するでしょう。最も必要とされる時間帯に太陽光発電を行うことへのインセンティブが、二軸追尾式システムへの関心を再び高める原動力となるはずです。
この装置は、水平面上に複数の鏡を配置し、太陽光を上方に反射させて、集光型太陽光発電を必要とする高温システムに送ります。鏡は風荷重の影響をほとんど受けないため、構造上の問題やコストが大幅に削減されます。特許取得済みの機構を採用することで、各装置に必要な駆動システムは2つだけで済みます。この装置の構成上、平屋根や低緯度地域での使用に特に適しています。図示されている各ユニットは、それぞれ約200ワットのピークDC電力を生成します。
カリフォルニア州ランカスターにあるシエラ・サンタワーでは、中央の発電タワーと組み合わせた多重反射鏡システムが採用されました。eSolar社が運営するこの発電所は、2009年から2014年まで稼働しました。このシステムは、南北方向に配置された複数のヘリオスタットを使用し、プレハブ部品とプレハブ工法を採用することで、初期費用と運用コストの削減を実現しました。
アクティブトラッカーは、モーターとギアトレインを用いて太陽を追尾します。太陽の位置を検出するために、マイクロプロセッサとセンサー、日時ベースのアルゴリズム、あるいはその両方を組み合わせた手法が用いられます。これらの巨大な構造物の動きを制御・管理するために、特殊な旋回駆動装置が設計され、厳密な試験が行われます。トラッカーの方向制御に用いられる技術は絶えず進化しており、GoogleやEternegyにおける最近の開発では、より高価で壊れやすい部品の一部をワイヤーロープやウインチに置き換える試みが行われています。
固定角度支持部を挟み込むように逆回転する旋回駆動装置を用いることで、長手方向の軸合わせに対する回転を排除した「多軸」追尾方式を実現できます。この方式を柱や支柱に設置すれば、固定式太陽光発電よりも多くの電力を生成でき、太陽光発電アレイが駐車場の車線に回転して入り込むこともありません。また、円形や曲線状など、ほぼあらゆる駐車場の車線・列の向きで最大の太陽光発電量を確保できます。
アクティブ2軸トラッカーは、ヘリオスタット（中央発電所の吸収体に向けて太陽光を反射する可動式ミラー）の向きを制御するためにも使用されます。広大なフィールドでは各ミラーの向きが個別に決まるため、中央コンピュータシステムによってプログラム制御され、必要に応じてシステムを停止することも可能です。
光センサー式トラッカーは通常、フォトダイオードなどの2つ以上の光センサーを備えており、同じ光束を受け取ったときに出力がゼロになるように差動的に構成されています。機械的には、光センサーは全方向性（つまり平面）で、互いに90度ずつ離れて配置されます。これにより、コサイン伝達関数の最も急峻な部分が最も急峻な部分でバランスが取れ、最大の感度が得られます。コントローラーの詳細については、「アクティブデイライティング」を参照してください。
モーターはエネルギーを消費するため、必要な時だけ使用することが望ましい。そのため、ヘリオスタットは連続的に動かすのではなく、段階的に動かす。また、光量が一定の閾値を下回ると、方向転換に必要な電力が十分に得られない。これは、雲が頭上を通過する時など、方向間の光量の差が小さい場合にも当てはまる。曇天時にはトラッカーがエネルギーを無駄に消費しないよう配慮する必要がある。
最も一般的なパッシブトラッカーは、低沸点の圧縮ガスを使用し、太陽熱によって発生するガス圧でガスを左右どちらかに押し出すことで、トラッカーが不均衡に応じて動く仕組みです。この方式は方向制御が不正確なため、特定のタイプの集光型太陽光発電パネルには適していませんが、一般的なPVパネルには問題なく使用できます。これらのパネルには、突風による過剰な動きを防ぐために粘性ダンパーが備えられています。シェーダー/リフレクターは、早朝の太陽光を反射してパネルを「目覚めさせ」、太陽の方向に傾けるために使用されます。これには、日陰の状況によっては数時間かかる場合があります。パネルを天頂よりわずかに高い位置に固定するセルフリリース式のタイダウンを追加し（これにより、流体が重力に逆らう必要がなくなります）、夕方にタイダウンを使用することで、この時間を大幅に短縮できます。（緩みのある引っ張りバネは、夜間の強風時にも解放を防ぎます。）
太陽光発電パネル向けの新しいタイプのパッシブトラッカーは、太陽電池のストライプの背後にホログラムを配置することで、太陽光がモジュールの透明部分を透過してホログラムに反射するように設計されている。これにより、太陽光が太陽電池の背面から照射され、モジュールの効率が向上する。また、ホログラムが常に適切な角度で太陽光を太陽電池に反射するため、パネルを動かす必要がない。
一部の発展途上国では、駆動装置の代わりに、トラッカーを調整するオペレーターが配置されている。これにより、システムの堅牢性が向上し、メンテナンスのための人員を確保できるだけでなく、周辺地域の住民に雇用機会を創出できるという利点がある。
ドイツのフライブルク・イム・ブライスガウで、ロルフ・ディッシュは1996年にヘリオトロップを建設した。これは太陽の動きに合わせて回転する住宅で、屋根には二軸式の太陽光発電パネルが設置されている。このパネルは、建物が消費するエネルギーの4倍ものエネルギーを生成する。
ジェミニハウスは、垂直軸追尾式のユニークな例です。オーストリア（北緯45度以北）にあるこの円筒形の家は、太陽を追尾するために全体が回転し、建物の片側に取り付けられた垂直ソーラーパネルがそれぞれ独立して回転することで、太陽光による自然な暖房を制御できるようになっています。
ReVolt Houseは、デルフト工科大学の学生がマドリードで開催されたSolar Decathlon Europe競技会のために設計した回転式浮遊住宅です。この住宅は2012年9月に完成しました。夏には不透明なファサードが太陽の方を向いて内部の温度上昇を防ぎます。冬にはガラスのファサードが太陽に面し、パッシブソーラー暖房で家を暖めます。この住宅は水面に摩擦なく浮いているため、回転させるのに多くのエネルギーは必要ありません。[ 28 ]
トラッカーはシステムにコストとメンテナンスを追加します。コストが 25% 増加し、出力が 25% 向上する場合、追加のメンテナンスをなくしてシステムを 25% 大きくすることで同じパフォーマンスが得られます。[ 29 ]太陽光発電モジュールが現在よりも高価だった過去には、トラッキングは非常に費用対効果がありました。高価だったため、一定の出力を持つシステムで使用するパネルの数を最小限に抑えるためにトラッキングを使用することが重要でした。しかし、パネルが安価になるにつれて、トラッキングとより多くのパネルを使用することの費用対効果は低下します。ただし、夜間使用のためにバッテリーが電力を蓄えるオフグリッド設備では、トラッキングシステムは蓄えられたエネルギーの使用時間を短縮し、バッテリー容量を少なくします。バッテリー自体が高価であるため (従来の鉛蓄電池または新しいリチウムイオン電池)、そのコストをコスト分析に含める必要があります。
トラッキング方式は、一般的な住宅の屋上太陽光発電設備には適していません。トラッキング方式ではパネルを傾けたり動かしたりする必要があるため、そのための対策を講じる必要があります。そのためには、パネルを屋根からかなり離して設置する必要があり、高価な架台が必要となり、風荷重も増加します。また、このような設置方法では、住宅の屋上への設置は美観を損なうことになります。こうした理由（およびシステムの高コスト）から、トラッキング方式は住宅の屋上設置には使用されておらず、今後も使用される可能性は低いでしょう。特に、太陽光発電モジュールの価格が下がり続けている現状では、発電量を増やすためにモジュールの数を増やす方が費用対効果の高い選択肢となるため、この傾向は顕著です。トラッキング方式は、より自由な動きが可能な住宅の地上設置には使用できます（そして実際に使用されることもあります）。
追尾システムは日陰の問題を引き起こす可能性もあります。パネルは日中移動するため、パネル同士が近すぎると、角度の影響で互いに影を落とす可能性があります。例えば、東から西に一列に並んだ複数のパネルがある場合、正午には日陰は発生しませんが、午後になると、パネル同士が十分に近ければ、西側の隣接するパネルによって日陰になる可能性があります。つまり、追尾システムでは日陰を防ぐためにパネルを十分に離して配置する必要があり、その結果、日照時間のピーク時に特定のエリアから得られる発電量が減少する可能性があります。パネルを広く離して配置できる十分な土地面積があれば大きな問題にはなりませんが、固定アレイと比較すると、日中の特定の時間帯（例えば正午頃）の発電量は減少します。この問題を数学的に最適化することをバックトラッキングと呼びます。
さらに、単軸追尾システムは比較的穏やかな風速でも不安定になりやすい（ギャロッピング）。これは単軸太陽追尾システムのねじり不安定性によるものである。自動格納や外部ダンパーなどのギャロッピング防止対策を実施する必要がある。 [ 30 ]
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