JP2011165755A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換効率が高く、しかも、低コストで容易に製造することができる太陽電池モジュールを提供すること。
【解決手段】太陽電池モジュール１は、平面形状が正方形の波長変換光学板３の厚み方向の一方の側に、感度が高い第１太陽電池５と（第１太陽電池５よりは感度が低い）第２太陽電池７とを、透光性を有する光学シリコン樹脂接着材で貼り合わせたものである。つまり、第１太陽電池５は、平面形状が正方形の枠状であり、バンドギャップ１．９ｅＶのＩｎＧａＰ系の太陽電池であり、第２太陽電池７は、第１太陽電池５より感度が低いＳｉ単結晶太陽電池である。
【選択図】図１

Description

この発明は、太陽電池の光電変換効率を改善することができる太陽電池モジュールに関するものである。

太陽などの光によって発電を行う太陽電池は、光の全波長域に対して同一の発電効果をもつわけではなく、材料自体の特性によって最大効率の波長域がある程度限定される。従って、太陽電池の効率を追求する場合、どうしても利用できる波長域が狭くなる傾向がある。

そこで、最大効率の波長域が異なる材料の太陽電池を薄膜状にして複数層重ねることによって、利用できる波長域を広げようにした、所謂、複層太陽電池（タンデム型太陽電池）が提案されている。

また、（内部に蛍光物質を混入した）蛍光光学板を用いたり、蛍光色素をガラス基板に塗布した基板を用いて、光の波長変換により、発電効率の低い波長から発電効率の高い波長に変換して、太陽電池に入射させる構造の太陽電池モジュール（下記特許文献１参照）が提案されている。

更に、上述した波長変換が可能な光学板（波長変換光学板）の端面に太陽電池を貼り合わせ、その光学板の導波作用（全反射）によって、光学板端面の太陽電池に光を集中させる構造の太陽電池モジュール（下記特許文献２参照）が提案されている。

特公平８−４１４７号公報 特開昭５７−９５６７５号公報

しかしながら、前記複層太陽電池は、複層化に限界があり、また、Ｇｅ基板のようなコストが高い材料を使用する必要があり、更に、ＧａＡｓ膜を使用するため毒性の問題があり、しかも、多層膜を形成するため製造コストが高くつくという問題があった。

また、蛍光光学板や蛍光色素をガラス基板に塗布した光学板を太陽電池の上部に設置した太陽電池モジュールでは、太陽光が入射すると、波長変換された光の一部が下部の太陽電池に入射するが、端面方向に集光する光が多く、下部の太陽電池に入射する光の量が少ないという問題がある。

これを改善するために、光学板の端面に太陽電池を貼り付けた太陽電池モジュールが提案されているが、細長い太陽電池片に加工する必要があり、また、端面に貼り付けるための高度な技術が必要となり、製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、光電変換効率が高く、しかも、低コストで容易に製造することができる太陽電池モジュールを提供することである。

（１）請求項１の発明は、平板状の太陽電池と太陽光の波長を変換する波長変換光学板とを用いるとともに、該波長変換光学板の板厚方向に前記太陽電池を貼り合わせて積層した太陽電池モジュールにおいて、前記波長変換光学板にて波長変換された光が前記太陽電池側に入射するように、前記波長変換光学板の平面方向における端部を、該平面方向に対して斜めの端面とし、更に、前記太陽電池として、前記斜めの端面にて反射した光が出射する前記波長変換光学板の板厚方向の表面における外周部に、第１太陽電池を配置するとともに、前記外周部より内側に、第２太陽電池を配置し、且つ、前記第１太陽電池として、前記第２太陽電池より前記波長変換された光に対する感度が高い太陽電池を用いたことを特徴とする。

本発明は、波長変換光学板によって、特定波長域の光を別の波長の光に変換し、その変換した光を太陽電池に入射する構造を有している。
また、本発明では、波長変換光学板の端面が斜めに形成されているので、即ち平面方向に対して９０°を上回り且つ１８０°を下回る範囲（９０°＜傾斜角θ＜１８０°）で端面が傾斜するように形成（例えば斜めに切断）されているので、波長変換光学板内部で波長変換され集光された光は、板端面で好適に太陽電池側に反射し、太陽電池に入射する。そのため、太陽電モジュールにおける光電変換効率（従って発電効率）が向上する。

しかも、本発明では、波長変換光学板の板厚方向に太陽電池を（光学接着剤等で）貼り付けるだけで、発電効率が向上するので、製造が容易であり、製造コストも低減できるという効果を奏する。

特に、本発明では、斜めに傾斜した端面にて反射した光が波長変換光学板から出射する側（即ち太陽電池側）の表面の外周部（板厚方向において斜めの端面に対向する周縁側）に、感度の高い第１太陽電池（例えばＩｎＧａＰ太陽電池：Ｅｇ１．９ｅＶ）を配置するとともに、外周部より内側に、第１太陽電池より感度の低い第２太陽電池（例えばＳｉ太陽電池：Ｅｇ１．１ｅＶ）を配置している。

つまり、通常、感度の高い太陽電池はコストが高いので、本発明では、特に（波長変更された）光が効率的に入射する外周部に、感度の高い第１太陽電池を配置し、それより内側に感度の低い第２太陽電池を配置することにより、コストと光電変換効率との両立を図ることができる。

なお、前記波長変換光学板としては、例えば透明なガラス又は樹脂からなり、ガラス又は樹脂中に、入射した太陽光に応じて蛍光を発生する蛍光物質を含む光学板を採用することができる（以下同様）。

（２）請求項２の発明は、平板状の太陽電池と太陽光の波長を変換する波長変換光学板とを用いるとともに、該波長変換光学板の板厚方向に前記太陽電池を貼り合わせて積層した太陽電池モジュールにおいて、前記波長変換光学板にて波長変換された光が前記太陽電池側に入射するように、前記波長変換光学板の平面方向における端部を、該平面方向に対して斜めの端面とし、前記斜めの端面にて反射した光が出射する前記波長変換光学板の板厚方向の表面における外周部に、前記太陽電池を配置するとともに、前記太陽電池を配置した外周部より内側に、前記太陽電池を配置しない空間部を設けたことを特徴とする。

本発明では、斜めに傾斜した端面にて反射した光が波長変換光学板から出射する側の外周部に、太陽電池を配置しているので、高い光電変換効率を実現できる。また、外周部の内側には太陽電池を配置しないので、太陽電池モジュールの中央から入射した光は、波長変換光学板を透過し、太陽電池に妨げられることなく外部に出力される。従って、この光による熱を（例えば水の加熱等に）効率良く利用することができる。

（３）請求項３の発明は、前記波長変換光学板の斜めの端面の表面に、光を反射する反射膜を設けたことを特徴とする。
本発明では、斜めの端面の外側表面に反射膜を設けているので、波長変換されて斜めの端面に到った光は、ほぼ１００％端面にて反射されて、効率よく太陽電池に入射することができる。

（４）請求項４の発明は、平板状の太陽電池と太陽光の波長を変換する波長変換光学板とを用いた太陽電池モジュールにおいて、前記波長変換光学板の端部を、該波長変換光学板の平面方向に対して斜めの端面とし、該斜めの端面の表面に太陽電池を貼り付けたことを特徴とする。

本発明は、斜めの端面の外側表面に太陽電池を貼り付けるので、従来の垂直な端面に太陽電池を貼り付ける場合に比べて、太陽電池の面積を大きくすることができる。これにより、発電量を多くすることができる。また、太陽電池の面積が大きいので、加工も容易である。

（５）請求項５の発明は、前記波長変換光学板の前記斜めの端面側に対して板厚方向の反対側において、前記斜めの端面に向かい合う外周部に、光を反射する反射膜を設けたことを特徴とする。

本発明では、斜めの端面の外側表面に太陽電池を貼り付けるとともに、その端面と向かい合う波長変換光学板の（反射光が到達する）外側表面に、反射膜を設けるので、光が前記（反射光が到達する）表面から漏れることを防止でき、よって、光電変換効率が増加する。

（６）請求項６の発明は、前記波長変換光学板の前記斜めの端面側に対して板厚方向の反対側において、前記斜めの端面に向かい合う外周部に、太陽電池を設けたことを特徴とする。

本発明では、斜めの端面だけではなく、その（板厚方向にて）向かい合う外側表面の外周部に太陽電池を設けたので、光電変換効率が向上する。
（７）請求項７の発明は、前記波長変換光学板の前記斜めの端面側に対して板厚方向の反対側に、全面にわたって太陽電池を設けたことを特徴とする。

本発明では、斜めの端面だけでなく、向かい合う表面全体に太陽電池を設けてあるので、波長変換集光光（波長変換されて端面側に集光された光）、波長変換光（波長変換後に板厚方向に透過する光）、光学板透過光（波長変換されずにそのまま透過する光）により発電できるため、光学変換効率が向上する。

（８）請求項８の発明は、波長変換を行う基板の平面方向の端部に、前記端面を斜めに傾斜させるための三角柱状のガラス又は樹脂の部材を貼り合わせて波長変換基板を構成したことを特徴とする。

本発明では、波長変換を行う基板の平面方向における端面が平面方向に対して垂直な部材であっても、その端面に、三角柱状のガラス又は樹脂の光学部品（２面が垂直で、且つ、斜めとなる端面側が平面状の光学部品）を貼り合わせることにより、容易に端面が斜めの波長変換光学板を得ることができる。

なお、この貼り合わせる光学部品としては、波長変換の能力があることが望ましいが無くても良い。
（９）請求項９の発明は、平板状の太陽電池と太陽光の波長を変換する波長変換光学板とを用いるとともに、該波長変換光学板の板厚方向に前記太陽電池を貼り合わせて積層した太陽電池モジュールにおいて、前記波長変換光学板にて波長変換された光が前記太陽電池側に入射するように、前記波長変換光学板の平面方向における端部を、該平面方向に対して斜めの端面とし、且つ、前記波長変換光学板として、変換する波長が異なる複数の波長変換光学板を積層したことを特徴とする。

本発明では、太陽光や波長変換された各波長の光を（例えば最も）効率良く変換する各波長変換光学板を積層することにより、太陽電池モジュール全体としての光電変換効率を高めることができる。

（１０）請求項１０の発明は、前記太陽光の入射側より、紫外線を青色の光に変換する波長変換光学板、紫外線を緑色の光に変換する波長変換光学板、紫外線を赤色の光に変換する波長変換光学板の順で積層したことを特徴とする。

本発明では、入射側より、紫外線を青色（波長４００以上５００ｎｍ未満）、緑色（波長５００以上６００ｎｍ未満）、赤色（波長６００以上７００ｎｍ未満）のそれぞれの光に変換する各波長変換光学板を積層する。

一般に、青色に発光（蛍光）する波長変換光学板は紫外光を吸収し、緑色に発光する波長変換光学板は青色までの光を吸収し、赤色に発光する波長変換光学板は緑色までの光を吸収する。従って、入射側の波長変換光学板で発光した光が下層（出射側）の波長変換光学板で吸収され発光することにより、効率のよい集光が可能となる。これにより、全体としての光電変換効率が向上する。

（１１）請求項１１の発明は、前記各波長変換光学板の間に、１μｍ〜１ｍｍの厚みを有する空間、又は、隣接する前記波長変換光学板と異なる屈折率を有する中間層を備えたことを特徴とする。

本発明では、波長変換光学板とは屈折率が異なる中間層（又は空間）を備えているので、入射した光は各波長変換光学板内で多重反射を起こし、端面でより効率良く集光反射し、太陽電池に入射する。これにより、光電変換効率が向上する。

（１２）請求項１２の発明は、前記各波長変換光学板を積層した積層部材の太陽電池側において、前記各波長変換光学板にて変換され各斜めの端面で反射された各波長の光を、各光毎に他の光よりも多く受光可能なように、前記各波長に対する感度の高い太陽電池を配置したことを特徴とする。

例えば入射側から、青、緑、赤に波長変換する波長変換光学板が積層されている場合には、各波長変換光学板の反射方向に対応して、平面方向における外側より、各赤、緑、青の光をそれぞれ他の光よりも多く受光するように、赤、緑、青に対する変換効率が高い各太陽電池を順番に配置する。これにより、全体としての光電変換効率が向上する。

なお、ここで、各波長に対する感度の高い太陽電池とは、特定の波長に対する感度が他の波長に対する感度より高いことをいう。
（１３）請求項１３の発明は、前記積層部材の太陽電池側の外周部に、前記各波長に対する感度の高い各太陽電池（即ち特定の波長の光に対して感度が高い）を配置するとともに、前記外周部の内側に、前記各太陽電池とは感度が異なる太陽電池を配置したことを特徴とする。

本発明では、外周側の各太陽電池に加えて、内側に太陽電池を備えているので、一層光電変換効率が向上する。
（１４）請求項１４の発明は、前記各波長変換光学板を積層した積層部材の平面方向の斜めの端面に、光を反射する反射膜を設けたことを特徴とする。

これにより、各波長変換光学板の斜めの端面で、波長変換された光をほぼ１００％反射させることができるので、光電変換効率が向上する。

実施例１の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を示す説明図である。 （ａ）実施例１の太陽電池モジュールの斜視図、（ｂ）実施例２の太陽電池モジュールの平面図、（ｃ）実施例３の太陽電池モジュールの底面図である。 実施例１の太陽電池の分光感度特性を示すグラフである。 （ａ）実施例２の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図、（ｂ）実施例３の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図、（ｃ）実施例４の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図である。 （ａ）実施例５の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図、（ｂ）実施例６の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図、（ｃ）実施例７の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図である。 （ａ）実施例８の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図、（ｂ）実施例９の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図、（ｃ）実施例１０の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図である。 （ａ）実施例１１の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図、（ｂ）実施例１２の太陽電池モジュールを板厚方向に切断した状態を模式的に示す説明図である。

次に、本発明の太陽電池モジュールの実施例について、いくつかの具体的な例を挙げて説明する。

ａ）まず、本実施例の太陽電池モジュールの構成について説明する。
図１及び図２に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール１は、平面形状が正方形の波長変換光学板３の厚み方向の一方の側（図１下側）に、感度が高い（光電変換効率が高い）第１太陽電池５と、第１太陽電池５よりは感度が低い（光電変換効率が低い）第２太陽電池７とを、透光性を有する光学接着剤（例えば光学シリコン樹脂接着材）で貼り合わせたものである。

詳しくは、前記波長変換光学板３は、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚み３ｍｍの透明な平板であり、その平面方向（板厚方向と垂直の方向）の全周の端面（４辺）９は、太陽電池５、７側（光の出射側）が広くなるように、平面方向に対して斜めに（例えば４５°傾斜して）切断されている。

前記波長変換光学板３は、例えばルミラスＧ９（商品名）からなり、Ｔｂ添加の蛍光ガラス（Ｂ₂Ｏ₃・ＣａＯ・ＳｉＯ₂・Ｌａ₂Ｏ₃・Ｔｂ³⁺）から構成されている。この波長変換光学板３は、光の波長４００ｎｍ以下の紫外線領域で光を吸収し、５４５ｎｍの波長で蛍光を示す。

また、前記第１太陽電池５は、外径の縦１００ｍｍ×外径の横１００ｍｍ×厚み３ｍｍ、枠の幅３ｍｍの平面形状が（中央部分が開口する）正方形の枠状であり、バンドギャップ１．９ｅＶのＩｎＧａＰ系の太陽電池である。この第１太陽電池５は、図３の実線で示す様な分光特性（分光感度特性）、即ち、５５０ｎｍの波長で光電変換の感度が高い性能を有する。なお、同図では、破線で太陽光のエネルギー分布を模式的に示してある。

更に、前記第２太陽電池７は、縦９４ｍｍ×横９４ｍｍ×厚み３ｍｍの平面形状が正方形であり、バンドギャップ１．１ｅＶのＳｉ単結晶太陽電池（即ち、波長変換された光に対して第１太陽電池５より感度が低い太陽電池）である。この第２太陽電池７は、前記図３の一点鎖線で示す様な分光特性を有している。同図に示すように、この第２太陽電池７は、４００ｎｍ以下の紫外光領域ではほとんど発電しないことがわかる。

ｂ）次に、本実施例の太陽電池モジュール１の機能を説明する。
本実施例では、前記図１に示す様に、外部から太陽電池モジュール１の上面１１（波長変換光学板３の入射側）から入射した太陽光の一部は、波長変換光学板３にて５４５ｎｍの蛍光を発生し、その光（蛍光）は、波長変換光学板３内にて反射して集光され、波長変換光学板３の４５°に傾斜した斜めの端面９に入射して反射し、波長変換光学板３の出射側の下面１２より出射し、主として波長変換光学板３の外周部の第１太陽電池５に入射する。

と同時に、外部から太陽電池モジュール１に入射した全反射条件の入射光（蛍光でない光）も、同様に端面９にて反射し、主として第１太陽電池５に入射する。これらの効果により、この部分の光電変換量は向上する。

つまり、波長変換された光の入射量が多い箇所に、コストは高いが高い感度（従って高い光電変換効率）を有する第１太陽電池５を限定的に配置することにより、コストの低減と光電変換効率の向上とを両立することができる。

また、波長変換光学板３にて発生した５４５ｎｍの蛍光のうち、端面９に入射しない光は、そのまま、主として第２太陽電池７に入射するので、光電変換量がわずかに向上する。

更に、この波長変換光学板３を構成するガラスは透明であるため、可視光から赤外光の多くは波長変換光学板３を透過し、第２太陽電池７に入射して光電変換される。
従って、本実施例では、この３つの光電変換が合成されることにより、第２太陽電池７単体では変換効率１７．５％であるものが、（第１太陽電池５及び第２太陽電池７を備えた）太陽電池モジュール１全体では、変換効率が２２％に向上した。

また、本実施例の太陽電池モジュール１を製造する場合は、端面９を斜めにカットした波長変換光学板３の板厚方向に両太陽電池５、７を貼り合わせればよく、従来に比べて非常に製造が簡単であり、特殊な治具等もいらないため、コストが安くなるという利点がある。

ｃ）なお、本実施例の変形例としては、下記の構成を採用できる。
・両太陽電池５、７と波長変換光学板３とを貼り合わせた後に、端面９を斜めにカットしてもよい。

・波長変換光学板３を斜めにカットする方法も、例えば通常のように板材をカッタ等で切断したり、表面研磨により成形する手法などを採用できる。或いは、ガラス製の波長変換光学板３を成形する際に、目的とする形状の型枠に入れて成形してもよい。

・波長変換光学板３の基板としては、ガラス又は樹脂を採用できる。例えばBASF社のLumogen色素を含有したアクリル板等が使用できる。基板に含まれる蛍光物質としては、周知の無機蛍光物質（例えば半導体ナノ蛍光物質）、有機蛍光物質など各種の蛍光物質を用いることができる。

次に、実施例２について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図４（ａ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール２１は、前記実施例１と同様に、端面２３が斜めに切断された波長変換光学板２５の板厚方向に、例えば前記第１太陽電池と同様な性能を有する太陽電池２７が貼り付けられたものである。

本実施例では、波長変換光学板２５の光の出射側（同図下側）に、四角枠状のＩｎＧａＰ系の太陽電池２７が貼り付けられているが、その太陽電池２７の内側には、太陽電池２７が配置されておらず、空間のままである。

つまり、本実施例では、外周部の平面方向の内側には、太陽電池２７を配置しないので、太陽電池モジュール２１の中央から入射した光は、波長変換光学板２５を透過し、太陽電池２７に妨げられることなく外部に出力される。従って、この光による熱を（例えば水の加熱等に）効率良く利用することができる。

次に、実施例３について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図４（ｂ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール３１は、前記実施例１と同様に、端面３３が斜めに切断された波長変換光学板３５の板厚方向に、高い感度を有する第１太陽電池３７と（第１太陽電池３７より）感度が低い正方形の第２太陽電池３９とが貼り付けられたものである。なお、実施例１と同様に、第１太陽電池３７は四角枠状であり、その内側に正方形の第２太陽電池３９が配置されている。

特に、本実施例では、斜めの端面３３の外側表面に、例えばアルミニウムからなる光を反射する薄膜の反射膜４１が、例えば蒸着やスパッタにより形成されている。
そのため、本実施例では、波長変換光学板３５にて波長変換されて斜めの端面３３に到った光は、ほぼ１００％端面３３にて反射されて、効率よく両太陽電池３７、３９（特に第１太陽電池３７）に入射することができる。

次に、実施例４について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図４（ｃ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール５１は、前記実施例１と同様に、端面５３が斜めに切断された波長変換光学板５５を備えている。

本実施例では、斜めの端面５３の外側表面に、例えばＳｉ単結晶の太陽電池５７が貼り付けられている。
従って、本実施例では、従来の垂直な端面に太陽電池を貼り付ける場合に比べて、太陽電池５７の面積を大きくすることができる。これにより、発電量を多くすることができる。また、太陽電池５７の面積が大きいので、加工も容易である。

次に、実施例５について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図５（ａ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール６１は、前記実施例４と同様に、端面６３が斜めに切断された波長変換光学板６５を備えるとともに、斜めの端面６３の外側表面に、例えばＳｉ単結晶の太陽電池６７が貼り付けられている。

特に、本実施例では、波長変換光学板６５の光の出射側（同図下側）の表面において、斜めの端面６３に向かい合う外周部に、例えばアルミニウムからなる光を反射する薄膜の反射膜６９が、例えば蒸着やスパッタにより形成されている。

従って、光が出射側表面から外部に漏れることを防止できるとともに、端面６３にて反射した光を反射膜６９にて再度太陽電池６７側に反射させることができる。これにより、光電変換効率を高めることができる。

次に、実施例６について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図５（ｂ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール７１は、前記実施例４と同様に、端面７３が斜めに切断された波長変換光学板７５を備えるとともに、斜めの端面７３の外側表面に、例えばＳｉ単結晶の太陽電池７７が貼り付けられている。

特に、本実施例では、波長変換光学板７５の光の出射側（同図下側）の表面において、斜めの端面７３に向かい合う外周部にも、同様な例えばＳｉ単結晶の太陽電池７９が貼り付けられている。

従って、波長変換された光は、端面７３における太陽電池７７に入射し、また、端面７３にて反射した光は外周部における太陽電池７９に入射する。更に、外周部の表面にて反射した光は端面７３に戻り、端面７３における太陽電池７７に入射する。これにより、波長変換された光を、効率よく両太陽電池７７、７９に入射させることができるので、太陽電池モジュール７１全体の光電変換効率が向上する。

次に、実施例７について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図５（ｃ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール８１は、前記実施例６と同様に、端面８３が斜めに切断された波長変換光学板８５を備えるとともに、斜めの端面８３の外側表面に、例えばＳｉ単結晶の太陽電池８７が貼り付けられている。

特に、本実施例では、波長変換光学板８５の板厚方向における光の出射側（同図下側）の表面全体に、同様な例えばＳｉ単結晶の太陽電池８９が貼り付けられている。
従って、本実施例では、斜めの端面８３だけでなく、光の出射側（下面）の表面全体に太陽電池８９を設けてあるので、波長変換集光光、波長変換光、光学板透過光により発電できるため、光学変換効率が向上する。

具体的には、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の疑似太陽光を、本太陽電池モジュール８１に入射させると、熱変換効率は１７．５％（単に下面のみに太陽電池を貼り付けた場合）から２１．５％に向上した。

次に、実施例８について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図６（ａ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール９１は、端面９３が平面方向に対して垂直な正方形の波長変換を行う基板９５の平面方向の周囲において、その端面９３に、透明なガラス又は樹脂からなる三角柱形状の光学部品（即ち斜めの端面９７を有する光学部品）９９を貼り付けて、波長変換光学板１０１を構成している。なお、光学部品９９の平面形状は、四角枠状である。

そして、光学部品９９の下面に、感度の高い前記実施例１と同様な四角枠状の第１太陽電池１０３が貼り付けされるとともに、基板９５の下面に、感度の低い前記実施例１と同様な第２太陽電池１０５が貼り付けられている。

従って、本実施例では、波長変換を行う基板９５の平面方向における端面９３が平面方向に対して垂直な部材であっても、その端面９３に、三角柱状の光学部品（端面９３側と第１太陽電池１０３側の２面が垂直で、且つ、斜めとなる端面側が平面状の光学部品）９９を貼り合わせることにより、容易に端面９７が斜めの波長変換光学板１０１を製造することができる。

なお、この貼り合わせる光学部品９９としては、波長変換の能力があることが望ましいが無くても良い。

次に、実施例９について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図６（ｂ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール１１１は、斜めの端面１１３を有する波長変換光学板１１５の板厚方向の一方に、例えばＳｉ単結晶の太陽電池１１７を貼り付けたものである。

特に本実施例では、波長変換光学板１１５は、光の入射側（同図上側）より、紫外線を青色に変換する青色変換光学板１１９と、紫外線を緑色に変換する緑色変換光学板１２１と、紫外線を赤に変換する赤色変換光学板１２３とを、順次光学シリコン樹脂接着剤で貼り合わせたものである。

ここで、青色変換光学板１１９は、外周に斜めの端面を有する縦９６ｍｍ×横９６ｍｍ×厚さ１ｍｍのＥｕ²⁺添加の青色変換光学板（Ｐ₂Ｏ₃、ＡｌＦ₃、ＭｇＦ₂、ＣａＦ₂、ＳｒＦ₂、ＢａＣｌ₂：Ｅｕ²⁺）であり、緑色変換光学板１２１は、外周に斜めの端面を有する縦９８ｍｍ×横９８ｍｍ×厚さ１ｍｍのＥｕ³⁺添加の緑色変換光学板（ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、ＢａＯ、ＺｎＯ：Ｅｕ³⁺）であり、赤色変換光学板１２３は、外周に斜めに端面を有する縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１ｍｍのＴｂ³⁺添加の赤色変換光学板（Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、ＬａＯ₃：Ｔｂ³⁺）である。

本実施例では、太陽光や変換された各波長の光を最も効率良く変換する波長変換光学板１１９〜１２３を積層するので、全体として光電変換効率が向上する。
つまり、一般に、青色に発光（蛍光）する波長変換光学板は紫外光を吸収し、緑色に発光する波長変換光学板は青色までの光を吸収し、赤色に発光する波長変換光学板は緑色までの光を吸収する。従って、入射側の波長変換光学板で発光した光が下層（出射側）の波長変換光学板で吸収され発光することにより、吸収波長と発光波長が離れるため、損失が少なくなる。これにより、全体としての光電変換効率が向上する。

次に、実施例１０について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図６（ｃ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール１３１は、ほぼ斜めの端面１３３を有する波長変換光学板１３５の板厚方向の一方に、例えばＳｉ単結晶の太陽電池１３７を貼り付けたものである。

前記波長変換光学板１３５は、光の入射側（同図上側）より、前記実施例９と同様な、青色変換光学板１３９と緑色変換光学板１４１と赤色変換光学板１４３とを、それぞれ透明なガラス又は樹脂からなる厚み（１μｍ〜１ｍｍ）の（波長変換機能ない）光学板１４５、１４７を介して、光学シリコン樹脂接着剤で貼り合わせたものである。なお、赤色変換光学板１４３と太陽電池１３７との間にも同様な光学板１４９が配置されている。

本実施例では、前記実施例９と同様な効果を奏するとともに、各変換光学板１３９〜１４３とは屈折率が異なる光学板１４５〜１４９を、各変換光学板１３９〜１４３等の中間に配置しているので、入射した光は各変換光学板１３９〜１４９内で多重反射を起こし、端面１３３でより効率良く集光反射し、太陽電池１３７に入射する。これにより、光電変換効率が向上する。

なお、透明な光学板１４５〜１４９に代えて、単に空間を設けても、同様な効果を奏する。

次に、実施例１１について説明するが、実施例９と同様な内容の説明は省略する。
図７（ａ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール１５１は、斜めの端面１５３を有する波長変換光学板１５５の板厚方向の一方に、太陽電池１５７を貼り付けたものである。

このうち、前記波長変換光学板１５５は、光の入射側（同図上側）より、前記実施例９と同様に、青色変換光学板１５９と緑色変換光学板１６１と赤色変換光学板１６３とを、光学シリコン樹脂接着剤で貼り合わせたものである。

特に本実施例では、波長変換光学板１５５の出射側の下面において、その最外周に、四角枠状の幅１ｍｍのＧｅ（Ｅｇ：０．７ｅＶ）太陽電池１６５が貼り合わされ、Ｇｅ太陽電池１６５より内側に、四角枠状の幅１ｍｍのＧａＡｓ（Ｅｇ：１．４ｅＶ）太陽電池１６７が貼り合わされ、ＧａＡｓ太陽電池１６７より内側に、四角枠状の幅１ｍｍのＩｎＧａＰ（Ｅｇ：１．９ｅＶ）太陽電池１６９が貼り合わされ、ＩｎＧａＰ太陽電池１６９より内側に、正方形のＳｉ（Ｅｇ：１．１ｅＶ）太陽電池１７１が貼り合わされている。

つまり、各変換光学板１５９〜１６３にて波長変換されて各端面（４５°に傾斜した端面）にて反射した光が最も入射し易い位置、即ち、各端面に対して同図下方の位置に、各波長変換された光に対して最も感度高い各太陽電池１６５〜１６９が配置されている。

これによって、低コストにて太陽電池モジュール１５１全体の光電変換効率を向上させることができる。

次に、実施例１２について説明するが、実施例９と同様な内容の説明は省略する。
図７（ｂ）に示す様に、本実施例の太陽電池モジュール１８１は、斜めの端面１８３を有する波長変換光学板１８５の板厚方向の一方に、例えばＳｉ単結晶の太陽電池１８７を貼り付けたものである。

このうち、前記波長変換光学板１８５は、光の入射側（同図上側）より、前記実施例９と同様に、青色変換光学板１８９と緑色変換光学板１９１と赤色変換光学板１９３とを、光学シリコン樹脂接着剤で貼り合わせたものである。

特に、本実施例では、波長変換光学板１８５の斜めの端面１８３の外側表面に、例えばアルミニウムからなる光を反射する薄膜の反射膜１９５が、例えば蒸着やスパッタにより形成されている。

そのため、波長変換光学板１８５にて波長変換されて斜めの端面１８３に到った光は、ほぼ１００％端面１９５にて反射されて、効率よく太陽電池１８７に入射することができる。

なお、以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の具体的な実施例に限定されず、本発明の範囲内でこの他にも種々の形態で実施することができる。
例えば太陽光以外の光も利用可能である。

１、２１、３１、５１、６１、７１、８１、９１、１１１、１３１、１５１、１８１…太陽電池モジュール
３、２５、３５、５５、６５、７５、８５、１０１、１１５、１３５、１５５、１８５…波長変換光学板
５、３７、１０３…第１太陽電池
７、３９、１０５…第２太陽電池
９、２３、３３、５３、６３、７３、８３、９３、９７、１１３、１３３、１５３、１８３…端面
２７、６７、７７、７９、８７、８９、１１７、１３７１６５、１６７、１６９、１７１、１８７…太陽電池
４１、６９、１９５…反射膜
９５…基板
９９…光学部品

Claims (14)

1. 平板状の太陽電池と太陽光の波長を変換する波長変換光学板とを用いるとともに、該波長変換光学板の板厚方向に前記太陽電池を貼り合わせて積層した太陽電池モジュールにおいて、
   前記波長変換光学板にて波長変換された光が前記太陽電池側に入射するように、前記波長変換光学板の平面方向における端部を、該平面方向に対して斜めの端面とし、
   更に、前記太陽電池として、前記斜めの端面にて反射した光が出射する波長変換光学板の板厚方向の表面における外周部に、第１太陽電池を配置するとともに、前記外周部より内側に、第２太陽電池を配置し、
   且つ、前記第１太陽電池として、前記第２太陽電池より前記波長変換された光に対する感度が高い太陽電池を用いたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 平板状の太陽電池と太陽光の波長を変換する波長変換光学板とを用いるとともに、該波長変換光学板の板厚方向に前記太陽電池を貼り合わせて積層した太陽電池モジュールにおいて、
   前記波長変換光学板にて波長変換された光が前記太陽電池側に入射するように、前記波長変換光学板の平面方向における端部を、該平面方向に対して斜めの端面とし、
   前記斜めの端面にて反射した光が出射する前記波長変換光学板の板厚方向の表面における外周部に、前記太陽電池を配置するとともに、前記太陽電池を配置した外周部より内側に、前記太陽電池を配置しない空間部を設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 前記波長変換光学板の斜めの端面の表面に、光を反射する反射膜を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 平板状の太陽電池と太陽光の波長を変換する波長変換光学板とを用いた太陽電池モジュールにおいて、
   前記波長変換光学板の端部を、該波長変換光学板の平面方向に対して斜めの端面とし、該斜めの端面の表面に太陽電池を貼り付けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 前記波長変換光学板の前記斜めの端面側に対して板厚方向の反対側において、前記斜めの端面と向かい合う外周部に、光を反射する反射膜を設けたことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記波長変換光学板の前記斜めの端面側に対して板厚方向の反対側において、前記斜めの端面に向かい合う外周部に、太陽電池を設けたことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記波長変換光学板の前記斜めの端面側に対して板厚方向の反対側に、全面にわたって太陽電池を設けたことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記波長変換を行う基板の平面方向の端部に、前記端面を斜めに傾斜させるための三角柱状のガラス又は樹脂の部材を貼り合わせて前記波長変換光学板を構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
9. 平板状の太陽電池と太陽光の波長を変換する波長変換光学板とを用いるとともに、該波長変換光学板の板厚方向に前記太陽電池を貼り合わせて積層した太陽電池モジュールにおいて、
   前記波長変換光学板にて波長変換された光が前記太陽電池側に入射するように、前記波長変換光学板の平面方向における端部を、該平面方向に対して斜めの端面とし、
   且つ、前記波長変換光学板として、変換する波長が異なる複数の波長変換光学板を積層したことを特徴とする太陽電池モジュール。
10. 前記太陽光の入射側より、紫外線を青色の光に変換する波長変換光学板、紫外線を緑色の光に変換する波長変換光学板、紫外線を赤色の光に変換する波長変換光学板の順で積層したことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール。
11. 前記各波長変換光学板の間に、１μｍ〜１ｍｍの厚みを有する空間、又は、隣接する前記波長変換光学板と異なる屈折率を有する中間層を備えたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の太陽電池モジュール。
12. 前記各波長変換光学板を積層した積層部材の太陽電池側において、前記各波長変換光学板にて変換され前記斜めの端面で反射された各波長の光を、各光毎にそれぞれ受光可能なように、前記各波長に対する感度の高い太陽電池を配置したことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
13. 前記積層部材の太陽電池側の外周部に、前記各波長に対する感度の高い各太陽電池を配置するとともに、前記外周部の内側に、前記太陽電池とは感度が異なる太陽電池を配置したことを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
14. 前記各波長変換光学板を積層した積層部材の平面方向の斜めの端面に、光を反射する反射膜を設けたことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。