JP2012253090A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光の入射方向及び入射角度の経時的な変化に対しても効率的な光電変換が可能な太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】太陽光発電装置１は、太陽光Ｌが入射する入射面２Ａに形成された凹部１０及び凸部１１と、凹部１０及び凸部１１にそれぞれ形成され、凹部１０及び凸部１１よりも小さい大きさを有する微細凹凸構造体１２と、を備えている。凹部１０又は凸部１１は、入射面２Ａ上の所定の点Ｃ０（Ｃ１）を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に平行な第１の線状部５１ｃ，５１ｄ、又は所定の点Ｃ２を通る他の線上に位置する第２の線状部６１ｃ，６１ｄを含む外形形状を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池や太陽光発電パネル等の太陽光発電装置に関する。

近年、環境問題の観点から、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池や太陽光発電パネル等の太陽光発電装置が注目されている。
太陽光発電装置の一形態である太陽電池の一例が特許文献１に開示されている。

特開２００６−１００１８０号公報

特許文献１に開示されているような太陽光発電装置は、一般的に、透明基板側から入射した太陽光をテクスチャ構造により効率的に光電変換層に導くものである。

しかしながら、このような太陽光発電装置は、透明基板内に入射した太陽光に対してはテクスチャ構造により効率的に光電変換層に導くことができるものの、太陽光が入射する透明基板の入射面が平坦なため、この入射面で太陽光の一部が反射してしまい光電変換に寄与しない。そのため、より効率的な光電変換が可能な太陽光発電装置の開発が望まれている。

また、透明基板の入射面に対して太陽光の入射方向が経時的に変化するので、太陽光の入射方向の経時的な変化に対しても効率的な光電変換が可能な太陽光発電装置の開発が望まれている。

また、特許文献１に開示されているような太陽光発電装置のテクスチャ構造は複数の角錐形状部を有して構成されており、このような角錐形状部をサブミクロンの微細なサイズに形成しようとした場合、レーザ光や電子線ビーム等による現状の微細リソグラフィ技術では、サブミクロンサイズの微細な角錐形状を精度良く作製することは困難であり、その改善が望まれる。
また、サブミクロンサイズの微細な角錐形状のテクスチャ構造を有するスタンパを仮に形成できたとしても、このスタンパを用いて成形を行った場合、角錐形状の角部がだれてしまうため、テクスチャ構造を精度良く転写することは困難であり、その改善が望まれる。

そこで、本発明は、特に太陽光の入射方向の経時的な変化に対しても効率的な光電変換が可能な太陽光発電装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は次の太陽光発電装置を提供する。
１）太陽光（Ｌ）が入射する入射面（２Ａ）に形成された凹部（１０）及び凸部（１１）と、前記凹部（１０）及び前記凸部（１１）にそれぞれ形成され、前記凹部（１０）及び前記凸部（１１）よりも小さい大きさを有する微細凹凸構造体（１２）と、を備え、前記凹部（１０）又は前記凸部（１１）は、前記入射面（２Ａ）上の所定の点（Ｃ０〜Ｃ２）を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に平行な第１の線状部（５１ｃ，５１ｄ）、又は前記所定の点（Ｃ０）を通る他の線上に位置する第２の線状部（６１ｃ，６１ｄ）を含む外形形状を有することを特徴とする太陽光発電装置。
２）前記凹部（１０）又は前記凸部（１１）は、前記第１の線状部を含む方形状、若しくは、外円弧部（５１ａ，６１ａ），内円弧部（５１ｂ，６１ｂ），及び前記外円弧部（５１ａ，６１ａ）と前記内円弧部（５１ｂ，６１ｂ）との各端部をそれぞれ連結する前記第１の線状部（５１ｃ，５１ｄ）又は前記前記第２の線状部を（６１ｃ，６１ｄ）含む外形形状を有することを特徴とする１）記載の太陽光発電装置。
３）前記微細凹凸構造体（１２）は、高さ（Ｈ１３）が３００ｎｍ以下であり、かつ、底面に対する高さのアスペクト比が１以上である複数の円錐形状部（１３）を有することを特徴とする１）記載の太陽光発電装置。
４）前記微細凹凸構造体（１２）は、前記凹部（１０）の底面（１０Ａ）及び前記凸部（１１）の上面（１１Ａ）にそれぞれ形成されていることを特徴とする１）〜３）のいずれかに記載の太陽光発電装置。

本発明の太陽光発電装置によれば、特に太陽光の入射方向の経時的な変化に対しても効率的な光電変換が可能になるという効果を奏する。

本発明に係る太陽光発電装置の第１の実施の形態を説明するための模式図である。 本発明に係る太陽光発電装置における入射面の一実施の形態を説明するための模式的斜視図である。 本発明に係る太陽光発電装置の製造方法の一実施の形態を説明するための模式的断面図である。 本発明に係る太陽光発電装置の製造方法の一実施の形態を説明するための模式的断面図である。 本発明に係る太陽光発電装置の比較例を説明するための模式的図である。 第１の実施の形態及び比較例の太陽光発電装置に太陽光が照射したときに生じる影の領域を説明するための模式的平面図である。 本発明に係る太陽光発電装置の第２の実施の形態を説明するための模式図である。 本発明に係る太陽光発電装置の第３の実施の形態を説明するための模式図である。

本発明に係る太陽光発電装置の一実施の形態について図１〜図８を用いて説明する。

＜第１の実施の形態＞（図１〜図６参照）
本発明に係る太陽光発電装置における第１の実施の形態を図１〜図４を用いて説明する。図１（ａ）は第１の実施の形態である太陽光発電装置１を、太陽光Ｌが入射する入射面側から見たときの平面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。

図１に示すように、太陽光発電装置１は、太陽光Ｌが入射する入射面２Ａ、及び入射面２Ａに対向し、入射面２Ａから入射した太陽光Ｌを出射する出射面２Ｂを有する透明基板２と、透明基板２の出射面２Ｂ上｛図１（ｂ）では下側｝に形成された透明電極３と、透明電極３上｛図１（ｂ）では下側｝に形成されたｐ型光電変換層４と、ｐ型光電変換層４上｛図１（ｂ）では下側｝に形成された光電変換混合層５と、光電変換混合層５上｛図１（ｂ）では下側｝に形成されたｎ型光電変換層６と、ｎ型光電変換層６上｛図１（ｂ）では下側｝に形成されたバッファ層７と、バッファ層７上｛図１（ｂ）では下側｝に形成された反射電極８と、を有して構成されている。

透明基板２の材料として、射出成形が容易であり、絶縁性及び耐熱性に優れ、成形後の透明度が太陽光Ｌの波長領域に対して十分に確保できる材料、例えばポリカーボネート，ポリエチレンナフタレート，及びポリメチルメタクリレートを用いることが望ましい。
また、透明基板２としてフィルム状の非常に薄い透明基板を用いる場合は、転写性に優れ、成形後の透明度が太陽光Ｌの波長領域に対して十分に確保できる材料、例えばポリエチレンナフタレート，ポリエーテルサルホン，及びポリイミドを用いることが望ましい。

透明電極３の材料として例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫）を用いることができる。一方、反射電極８の材料としては例えばＡｌ（アルミニウム）を用いることができる。

ｐ型光電変換層４の材料として例えばＺｎフタロシアニンを用いることができる。
ｎ型光電変換層６の材料として例えばフラーレンを用いることができる。
ｐ型光電変換層４とｎ型光電変換層６との間に形成される光電変換混合層５は、ｐ型材料とｎ型材料との接触を増加させるバルクヘテロジャンクションを形成して光電変換効率を向上させるための層であり、ｐ型材料（例えばＺｎフタロシアニン）とｎ型材料（例えばフラーレン）との混合物を主成分とする。

バッファ層７は光電変換効率を向上させるための層であり、その材料として例えばＢＣＰ（バトクプロイン）を用いることができる。

次に、透明基板２の入射面２Ａについて図１と共に図２を用いて説明する。図２は、図１（ａ）中に“Ｂ”で示す領域を紙面右下の手前側から左上の奥側に向かって見たときの模式的斜視図である。

図１（ａ）に示すように、透明基板２の入射面２Ａには外形形状が方形状である複数の凹部１０が、中心点Ｃ０に対して放射状に互いに離間して配置されている。
また、複数の方形状の凹部１０は中心点Ｃ０に対して同心円状または螺旋状に互いに離間して配置されている。なお、図１（ａ）では一例として複数の方形状の凹部１０が同心円状に配置された場合を示している。
即ち、図１（ａ）に示すように、複数の方形状の凹部１０は、中心点Ｃ０を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に対して平行な線状部を含む外形形状を有している。
凹部１０以外の領域１１は凹部１０に対して凸状である凸部１１である。

図２に示すように、凹部１０の底面１０Ａおよび凸部１１の上面１１Ａには凸状の複数の円錐形状部１３を有する微細凹凸構造体１２がそれぞれ形成されている。なお、図１（ａ）では凹部１０と凸部１１との区別をわかりやすくするために、凹部１０（底面１０Ａ：図２参照）には微細凹凸構造体１２を表示し、凸部１１（上面１１Ａ：図２参照）には微細凹凸構造体１２の表示を省略している。

図２に示す「Ｈ１３」は円錐形状部１３の高さを示し、「Ｒ１３」は円錐形状部１３の底面の直径を示し、「Ｐ１３」は隣接する円錐形状部１３同士のピッチを示すものである。
微細凹凸構造体１２の円錐形状部１３の底面の直径Ｒ１３及びピッチＰ１３を３００ｎｍ以下とし、かつ円錐形状部１３における底面の直径Ｒ１３に対する高さＨ１３のアスペクト比を１以上とすることによって、３５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲に主ピークを有する太陽光に対し、上記波長範囲内における各波長での透過率をそれぞれ８０％以上にすることができる。

次に、上述した太陽光発電装置１の製造方法の実施例について図１，図２と共に図３，図４を用いて説明する。

まず、上述した太陽光発電装置１における透明基板２の入射面２Ａを形成するための成形用の母型の製造方法の実施例について図３及び図４を用いて説明する。

図３（ａ）に示すように、まず、石英ガラス基盤３０上に無機レジスト膜３１を形成（成膜）する。

無機レジスト膜３１は石英ガラス基盤３０をエッチングするときのマスクとして機能するため、石英ガラス基盤３０に対してエッチング選択性のよい材料、即ちエッチング速度の遅い材料を用いる。無機レジスト膜３１の材料としては、遷移金属の酸化物を主成分とする感光性アモルファス無機材料を用いることが好ましい。このような材料として、例えば酸化タングステン（ＷＯ）、またはタングステンとモリブデンとの合金酸化物（ＷＭｏＯ）を主成分とする感光性アモルファス無機材料が挙げられる。また、ゲルマニウムとアンチモンとテルルとの合金（ＧｅＳｂＴｅ）系の相変化材料を用いることもできる。

また、無機レジスト膜３１の形成（成膜）方法は特に限定されるものではないが、例えば高真空度の減圧状態下のチャンバー内に所定の流量で酸素（Ｏ_２）ガスを導入しながら、タングステンとモリブデンとの合金からなるターゲットを用いてスパッタリングを行う、所謂、反応性スパッタリング法が好適である。

また、無機レジスト膜３１の厚さについても特に限定されるものではなく、石英ガラス基盤３０に形成される凹部３３の深さ（凸部３４の高さ）及び石英ガラス基盤３０と無機レジスト膜３１とのエッチング速度差に応じて適宜設定されるものである。
なお、凹部３３及び凸部３４のサイズは、後述する微細凹凸構造体４０に比べて非常に大きいので、無機レジスト膜３１を厚く形成してもパターニングが可能である。

次に、無機レジスト膜３１の所定の領域に、集光されたレーザ光Ｌａを照射して上記所定の領域における無機レジスト膜３１を感光させる。
石英ガラス基盤３０に形成された無機レジスト膜３１は非晶質状態であり、レーザ光Ｌａが照射された領域の無機レジスト膜３１はレーザ光Ｌａの照射エネルギーによって発生する熱によって結晶状態になる。なお、図３（ａ）では、説明をわかりやすくするために、無機レジスト膜３１が感光した領域、即ち結晶状態となった領域をハッチング領域で示している。

その後、図３（ｂ）に示すように、アルカリ現像液（例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を用いて上記感光した領域の無機レジスト膜３１を選択的に除去する。
これにより、石英ガラス基盤３０に、中心点（図１の中心点Ｃ０に対応する）を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に対して平行な線状部を含む外形形状を有する、複数の方形状パターンが、上記中心点に対して同心円状または螺旋状に互いに離間して配置された無機レジストパターン３２が形成される。

次に、図３（ｃ）に示すように、無機レジストパターン３２をマスクにして、石英ガラス基盤３０をエッチングする。
上記エッチングとして例えばフルオロカーボン系ガスを用いたＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）を行った。フルオロカーボン系ガスとして、ＣＦ_４，ＣＨＦ_３，Ｃ_３Ｆ_８，及びＣ_４Ｆ_８等を用いることができる。

エッチングガスの成分やガス圧を調整することにより、異方性のエッチングを行うことができるので、図３（ｃ）に示すように、石英ガラス基盤３０はその深さ方向に選択的にエッチングされる。

その後、図３（ｄ）に示すように、無機レジストパターン３２を強アルカリ溶液（例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を用いて除去することにより、石英ガラス基盤３０の表面に、中心点（図１の中心点Ｃ０に対応する）を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に対して平行な線状部を含む外形形状を有する、複数の凹部３３が、上記中心点に対して同心円状または螺旋状に互いに離間して形成される。
なお、石英ガラス基盤３０の表面において、凹部３３が形成されていない領域は凹部３３に対して凸状である凸部３４となる。３４Ａは凸部３４の上面を示す。
凹部３３の底面３３Ａは例えば一辺が１．５μｍの正方形であり、凹部３３と凸部３４との高低差、即ち凹部３３の底面３３Ａから凸部３４の上面３４Ａまでの高さ方向（深さ方向）の距離は例えば１．０μｍである。なお、これら寸法は特に限定されるものではない。

次に、図４（ａ）に示すように、凹部３３及び凸部３４が形成された石英ガラス基盤２０の表面に無機レジスト膜３５を形成（成膜）する。

無機レジスト膜３５は前述した無機レジスト膜３１と同じ材料及び成膜方法で形成することができる。
なお、無機レジスト膜３５は後述する微細凹凸構造体４０を形成するためのエッチングマスクとして機能するため、石英ガラス基盤３０のエッチング量が少なくて済むので、前述した無機レジスト膜３１よりも薄く形成することができる。
例えば、無機レジスト膜３５の材料に酸化タングステン（ＷＯ）を用いて石英ガラス基盤３０に高さ３００ｎｍの微細凹凸構造体４０を形成する場合、酸化タングステンと石英ガラスとのエッチング速度比は１：３〜１：４程度なので、無機レジスト膜３５は８０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さが必要になる。

次に、無機レジスト膜３５の所定の領域に、集光されたレーザ光Ｌａを照射して上記所定の領域における無機レジスト膜３５を感光させる。
石英ガラス基盤３０に形成された無機レジスト膜３５は非晶質状態であり、レーザ光Ｌａが照射された領域の無機レジスト膜３５はレーザ光Ｌａの照射エネルギーによって発生する熱によって結晶状態になる。なお、図４（ａ）では、説明をわかりやすくするために、無機レジスト膜３５が感光した領域、即ち結晶状態となった領域をハッチング領域で示している。

その後、図４（ｂ）に示すように、アルカリ現像液（例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を用いて上記感光した領域の無機レジスト膜３５を除去する。
これにより、石英ガラス基盤３０における複数の凹部３３の各底面３３ＡにピッチＰ３６が例えば２５０ｎｍで円板状の無機レジストパターン３６が一度に複数形成されると共に、凸部３４の上面３４ＡにピッチＰ３７が例えば２５０ｎｍで円板状の無機レジストパターン３７が一度に複数形成される。

次に、図４（ｃ）に示すように、無機レジストパターン３６，３７をマスクにして、石英ガラス基盤３０における複数の凹部３３の各底面３３Ａ及び凸部３４の上面３４Ａを一度にエッチングする。
上記エッチングとして、フルオロカーボン系ガスを用いたＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）を行った。フルオロカーボン系ガスとして、ＣＦ_４，ＣＨＦ_３，Ｃ_３Ｆ_８，及びＣ_４Ｆ_８等を用いることができる。

エッチングガスの成分やガス圧を調整することにより、等方性のエッチングを行うことができるので、図４（ｄ）に示すように、石英ガラス基盤３０はその深さ方向にエッチングされると共に面方向にもエッチングされる。

その後、無機レジストパターン３６，３７を強アルカリ溶液（例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を用いて除去することによって、図４（ｅ）に示すように、石英ガラス基盤３０における複数の凹部３３の各底面３３Ａ及び凸部３４の上面３４Ａに、凸状の複数の円錐形状部４１を有する微細凹凸構造体４０がそれぞれ形成される。複数の凹部３３、凸部３４、及び微細凹凸構造体４０が表面に形成された石英ガラス基盤３０は、太陽光発電装置１における透明基板２の入射面２Ａを形成するための入射面成形用の母型となる。

即ち、複数の凹部３３、凸部３４、微細凹凸構造体４０、及び円錐形状部４１は、図１及び図２に示す、複数の凹部１０、凸部１１、微細凹凸構造体１２、及び円錐形状部１３にそれぞれ対応するものであり、上記の入射面成形用の母型から複数の凹部３３、凸部３４、及び微細凹凸構造体４０の凹凸が反転して転写されたスタンパを作製し、このスタンパから再度、複数の凹部３３、凸部３４、及び微細凹凸構造体４０の凹凸が反転して転写された入射面２Ａを有する透明基板２を作製することができる。

太陽光発電装置１における透明基板２の出射面２Ｂを形成するための成形用の母型の製造方法は、上述した入射面２Ａを形成するための成形用の母型の製造方法に対して、凹部３３及び凸部３４を形成しないこと以外は同じである。
従って、図３（ａ）から図３（ｄ）までの工程を行わずに、かつ、図４（ａ）から図４（ｅ）までの工程と同様の工程を石英ガラス基盤の表面に対して実施することにより、微細凹凸構造体４０が表面全体に一様に形成された石英ガラス基盤が得られる。微細凹凸構造体４０が表面全体に一様に形成された石英ガラス基盤は、太陽光発電装置１における透明基板２の出射面２Ｂを形成するための出射面成形用の母型となる。

即ち、透明基板２の出射面２Ｂを形成するための出射面成形用の母型に形成された微細凹凸構造体４０（円錐形状部）は、透明基板２の入射面２Ａを形成するための入射面成形用の母型に形成された微細凹凸構造体４０（円錐形状部４１）と同じ形状を有している。
また、出射面成形用の母型に形成された微細凹凸構造体４０は、図１（ｂ）に示す、透明基板２の出射面２Ｂに一様に形成された微細凹凸構造体１４に対応するものであり、上記の出射面成形用の母型から微細凹凸構造体４０の凹凸が反転して転写されたスタンパを作製し、このスタンパから再度、微細凹凸構造体４０の凹凸が反転して転写された出射面２Ｂを有する透明基板２を作製することができる。

上述した入射面成形用の母型及び出射面成形用の母型を用いてこれら母型の凹凸が反転して転写されたスタンパをそれぞれ作製し、これらスタンパを用いて両面成形することにより、図１（ｂ）に示すように、複数の凹部１０、凸部１１、及び微細凹凸構造体１２が形成された入射面２Ａと、微細凹凸構造体１４が全面に形成された出射面２Ｂと、を有する透明基板２が得られる。

次に、透明基板２の微細凹凸構造体１４が形成された出射面２Ｂ上｛図１（ｂ）では下側｝に、例えば厚さ４０ｎｍのＩＴＯ膜をＤＣスパッタリング法を用いて成膜し、透明電極３を形成する。

次に、透明電極３上｛図１（ｂ）では下側｝に、例えば厚さ５ｎｍの有機色素膜であるＺｎフタロシアニン膜を真空蒸着法を用いて成膜し、ｐ型光電変換層４を形成する。

次に、ｐ型光電変換層４上｛図１（ｂ）では下側｝に、例えばＺｎフタロシアニンとフラーレンとを成膜速度が１：１になるように共蒸着させ、Ｚｎフタロシアニンとフラーレンとの組成比率が１：１であり、かつ厚さが１５ｎｍである混合膜を成膜し、光電変換混合層５を形成する。

次に、光電変換混合層５上｛図１（ｂ）では下側｝に、例えば厚さ３０ｎｍのフラーレン膜を真空蒸着法を用いて成膜し、ｎ型光電変換層６を形成する。
ｐ型光電変換層４、光電変換混合層５、及びｎ型光電変換層６は、真空チヤンバー内で、即ち真空状態を維持した状態で連続して形成することができる。

次に、ｎ型光電変換層６上｛図１（ｂ）では下側｝に、例えば厚さ５ｎｍのＢＣＰ膜を成膜してバッファ層７を形成する。

次に、バッファ層７上｛図１（ｂ）では下側｝に、例えば厚さ５０ｎｍのＡｌ膜を真空蒸着法を用いて成膜し、反射電極８を形成する。

その後、真空状態を保持した状態で、即ち大気中に曝す前に、窒素雰囲気中で封止して劣化対策を行った後に、上記工程を経て作製された太陽光発電装置１を大気中に取り出す。

上述したように、透明基板２の微細凹凸構造体１４が形成された出射面２Ｂ上｛図１（ｂ）では下側｝に順次形成される、透明電極３，ｐ型光電変換層４，光電変換混合層５，ｎ型光電変換層６，バッファ層７，及び反射電極８の各厚さは、微細凹凸構造体１４（円錐形状部）の高さ（図２中のＨ１３に相当する）に対して薄いので、各層４〜７及び各電極３，８は透明基板２の微細凹凸構造体１４の形状を順次トレースしていくため、各層４〜７及び各電極３，８の表面には微細凹凸構造体１４と略同じ形状の微細凹凸構造体が形成される。

ここで、図１（ａ）に示すように、透明基板２の入射面２Ａにおいて、複数の凹部１０を、中心点Ｃ０を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に対して平行な線状部を含む外形形状とした理由について、図５及び図６を用いて説明する。図５は比較例の太陽光発電装置１００を説明するための模式的平面図であり、図１（ａ）に対応するものである。図６（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る第１の実施の形態である太陽光発電装置１、及び比較例の太陽光発電装置１００に、紙面右下の手前側から紙面左上の奥側に向かって太陽光Ｌが照射されたときに生じる影の領域を説明するための模式的平面図である。

図６（ａ）に示すように、上述した第１の実施の形態である太陽光発電装置１では凹部１０ａ〜１０ｄが中心点Ｃ０に対して放射状に配置されているのに対し、図５及び図６（ｂ）に示す比較例の太陽光発電装置１００では凹部１０ｅ〜１０ｉが市松模様状に配置されている点で相違し、それ以外の構成は太陽光発電装置１と同じである。

ところで、太陽光発電装置は、通常、所定の場所に設置されており、入射面に入射する太陽光Ｌの入射角度が９０度になるように設置することが望ましい。しかしながら、太陽光発電装置の入射面に対する太陽光Ｌの入射方向は経時的に変化してしまう。

例えば、図６（ｂ）に示すように、太陽光発電装置１００の入射面（紙面に相当する）に対して紙面右下の手前側から紙面左上の奥側に向かって太陽光Ｌが照射された場合、比較例の太陽光発電装置１００の凹部１０ｅ〜１０ｉには影１０１が一様に生じる。影１０１の領域には太陽光Ｌが照射されないので、太陽光Ｌの取り込み効率を悪化させる要因となる。

それに対して、図６（ａ）に示すように、第１の実施の形態である太陽光発電装置１では、入射面（紙面に相当する）に対して紙面右下の手前側から紙面左上の奥側に向かって太陽光Ｌが照射された場合、凹部１０ａに生じる影１０２の領域は、比較例の太陽光発電装置１００の凹部１０ｅ〜１０ｉに一様に生じる影１０１の領域と同じだが、他の凹部１０ｂ〜１０ｄについては影１０３〜１０５の領域を低減することができる。
そのため、凹部１０が放射状に配置されている太陽光発電装置１では、凹部１０が市松模様状に配置されている比較例の太陽光発電装置１００よりも太陽光の取り込み効率を向上させることができる。

＜第２の実施の形態＞（図７参照）
本発明に係る太陽光発電装置における第２の実施の形態を図７を用いて説明する。図７は図１（ａ）に対応するものであり、第２の実施の形態である太陽光発電装置５０を、太陽光Ｌが入射する入射面側から見たときの模式的平面図である。
なお、説明をわかりやすくするために、図７及び以下の記載では、第１の実施の形態における構成部と同じ構成部については同じ符号を付す。

図１（ａ）示すように、第１の実施の形態である太陽光発電装置１では凹部１０の外形形状が方形状であったのに対し、図７に示すように、第２の実施の形態である太陽光発電装置５０は、凹部５１の外形形状が、外円弧部５１ａと、内円弧部５１ｂと、これら外円弧部５１ａと内円弧部５１ｂとの各端部をそれぞれ連結する平行線状部５１ｃ，５１ｄとによって形成される略扇形の形状とした点で相違し、それ以外の構成は第１の実施の形態である太陽光発電装置１と同じである。

即ち、透明基板２の入射面２Ａには外形形状が略扇形の形状である複数の凹部５１が中心点Ｃ１に対して放射状に互いに離間して配置されている。
また、略扇形の形状を有する複数の凹部５１は中心点Ｃ１に対して同心円状または螺旋状に互いに離間して配置されている。なお、図７では一例として複数の略扇形の形状の凹部５１が同心円状に配置された場合を示す。
即ち、図７に示すように、略扇形の形状を有する複数の凹部５１は、中心点Ｃ１を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に対して平行な平行線状部５１ｃ，５１ｄを含む外形形状を有している。
また、図７では、中心点Ｃ１を含むその近傍の領域に配置された凹部５３の外形形状を円形状として表示しているが、円形状に限定されるものではなく、他の形状としてもよい。
凹部５１以外の領域５２は凹部５１に対して凸状である凸部５２である。

凹部５１の底面（図２の１０Ａに相当する）および凸部５２の上面（図２の１１Ａに相当する）には凸状の複数の円錐形状部１３を有する微細凹凸構造体１２がそれぞれ形成されている。なお、図７では凹部５１と凸部５２との区別をわかりやすくするために、凹部５１（底面１０Ａ：図２参照）には微細凹凸構造体１２を表示し、凸部５２（上面１１Ａ：図２参照）には微細凹凸構造体１２の表示を省略している。

図７に示す凹部５１の底面および凸部５２の上面にそれぞれ形成される微細凹凸構造体１２（円錐形状部１３）は第１の実施の形態で説明した微細凹凸構造体１２（円錐形状部１３）と同じであり、微細凹凸構造体１２の円錐形状部１３（図２参照）の底面の直径Ｒ１３及びピッチＰ１３を３００ｎｍ以下とし、かつ円錐形状部１３における底面の直径Ｒ１３に対する高さＨ１３のアスペクト比を１以上とすることによって、３５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲に主ピークを有する太陽光に対し、上記波長範囲内における各波長での透過率をそれぞれ８０％以上にすることができる。

第２の実施の形態である太陽光発電装置５０は、入射面２Ａに、略扇形の形状を有する複数の凹部５１が、中心点Ｃ１を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に対して平行な平行線状部５１ｃ，５１ｄを含む外形形状を有しているので、前述した理由と同様の理由により、第１の実施の形態である太陽光発電装置１と同様の効果、即ち、市松模様状に配置されている比較例の太陽光発電装置１００よりも太陽光の取り込み効率を向上させることができるという効果を奏する。

＜第３の実施の形態＞（図８参照）
本発明に係る太陽光発電装置における第３の実施の形態を図８を用いて説明する。図８は図１（ａ）及び図７にそれぞれ対応するものであり、第３の実施の形態である太陽光発電装置６０を、太陽光Ｌが入射する入射面側から見たときの模式的平面図である。
なお、説明をわかりやすくするために、図８及び以下の記載では、第１及び第２の実施の形態における構成部と同じ構成部については同じ符号を付す。

図１（ａ）示すように、第１の実施の形態である太陽光発電装置１では凹部１０の外形形状が方形状であったのに対し、図８に示すように、第３の実施の形態である太陽光発電装置６０は、凹部６１（６２〜６５も同様）の外形形状が、外円弧部６１ａと、内円弧部６１ｂと、これら外円弧部６１ａと内円弧部６１ｂとの各端部をそれぞれ連結する非平行線状部６１ｃ，６１ｄとによって形成される扇形の形状とした点で相違し、それ以外の構成は第１及び第２の実施の形態である太陽光発電装置１及び５０と同じである。

即ち、透明基板２の入射面２Ａには、扇形の形状を有する複数の凹部６１，６３，６５が中心点Ｃ２に対して放射状に配置されており、扇形の形状を有する複数の凹部６２，６４，６６が同じく中心点Ｃ２に対して放射状に配置されている。
また、各凹部６１〜６６は中心点Ｃ２に対してそれぞれ同心円状または螺旋状に配置されている。なお、図８では一例として複数の扇形の形状の凹部６１〜６６がそれぞれ同心円状に配置された場合を示している。
即ち、図８に示すように、扇形の形状を有する複数の凹部６１〜６６は、中心点Ｃ２を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、非平行線状部６１ｃ，６１ｄが中心点Ｃ２を通る他の線上にそれぞれ位置する外形形状を有している。
凹部６１〜６６以外の領域６７は凹部６１〜６６に対して凸状である凸部６７である。

凹部６１〜６６の各底面（図２の１０Ａに相当する）および凸部６７の上面（図２の１１Ａに相当する）には凸状の複数の円錐形状部１３を有する微細凹凸構造体１２がそれぞれ形成されている。なお、図８では凹部６１〜６６と凸部６７との区別をわかりやすくするために、凹部６１〜６６（底面１０Ａ：図２参照）には微細凹凸構造体１２を表示し、凸部６７（上面１１Ａ：図２参照）には微細凹凸構造体１２の表示を省略している。

図８に示す凹部６１〜６６の底面および凸部６７の上面にそれぞれ形成される微細凹凸構造体１２（円錐形状部１３）は第１の実施の形態で説明した微細凹凸構造体１２（円錐形状部１３）と同じであり、微細凹凸構造体１２の円錐形状部１３（図２参照）の底面の直径Ｒ１３及びピッチＰ１３を３００ｎｍ以下とし、かつ円錐形状部１３における底面の直径Ｒ１３に対する高さＨ１３のアスペクト比を１以上とすることによって、３５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲に主ピークを有する太陽光に対し、上記波長範囲内における各波長での透過率をそれぞれ８０％以上にすることができる。

第３の実施の形態である太陽光発電装置６０は、入射面２Ａに、扇形の形状を有する複数の凹部６１〜６６を、中心点Ｃ２を通る複数の線上に放射状に配置し、かつ、非平行線状部６１ｃ，６１ｄが中心点Ｃ２を通る他の線上にそれぞれ位置する外形形状を有しているので、前述した理由と同様の理由により、第１の実施の形態である太陽光発電装置１と同様の効果、即ち、市松模様状に配置されている比較例の太陽光発電装置１００よりも太陽光の取り込み効率を向上させることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態は、上述した構成や手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

例えば、各実施の形態において、透明基板の入射面を、凹部と凸部とが反転した形状としてもよい。

また、各実施の形態において、微細凹凸構造体の円錐形状部を入射面に対して凸状としたが、凹状の反転した形状としてもよい。

また、凹部（又は凸部）の外形形状は、各実施の形態で説明した形状に限定されるものではなく、所定の点（中心点）を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に平行な線状部、又は、所定の点（中心点）を通る他の線上に位置する線状部を含む形状であればよい。

１，５０，６０＿太陽光発電装置、 ２＿透明基板、 ２Ａ＿入射面、 ２Ｂ＿出射面、 ３＿透明電極、 ４＿ｐ型光電変換層、 ５＿光電変換混合層、 ６＿ｎ型光電変換層、 ７＿バッファ層、 ８＿反射電極、 １０，３３，５１，６１〜６６＿凹部、 １０Ａ，３３Ａ＿底面、 １１，３４，５２，６７＿凸部、 １１Ａ，３４Ａ＿上面、 １２，１４，４０＿微細凹凸構造体、 １３，４１＿円錐形状部、 ３０＿石英ガラス基盤、 ３１，３５＿無機レジスト膜、 ３２，３６，３７＿無機レジストパターン、 Ｌ＿太陽光、 Ｌａ＿レーザ光、 Ｃ０〜Ｃ２＿中心点

Claims (4)

1. 太陽光が入射する入射面に形成された凹部及び凸部と、
   前記凹部及び前記凸部にそれぞれ形成され、前記凹部及び前記凸部よりも小さい大きさを有する微細凹凸構造体と、
   を備え、
   前記凹部又は前記凸部は、前記入射面上の所定の点を通る複数の線上に放射状に配置され、かつ、配置された線に平行な第１の線状部、又は前記所定の点を通る他の線上に位置する第２の線状部を含む外形形状を有することを特徴とする太陽光発電装置。
2. 前記凹部又は前記凸部は、前記第１の線状部を含む方形状、若しくは、外円弧部，内円弧部，及び前記外円弧部と前記内円弧部との各端部をそれぞれ連結する前記第１の線状部又は前記前記第２の線状部を含む外形形状を有することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
3. 前記微細凹凸構造体は、高さが３００ｎｍ以下であり、かつ、底面に対する高さのアスペクト比が１以上である複数の円錐形状部を有することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
4. 前記微細凹凸構造体は、前記凹部の底面及び前記凸部の上面にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。

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