JP2014086602A - 太陽電池体および太陽電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換効率を高くし得る太陽電池体を提供する。
【解決手段】太陽電池体２を、太陽光線を入射して集光するための凸レンズ３と、この凸レンズを通過して色収差により環状に分けられた各光を入射し光電変換を行う太陽電池５とから構成し、この太陽電池５を、透明電極と、この透明電極の表面に且つ当該表面に形成されたカーボンナノチューブと、このカーボンナノチューブの透明電極とは反対側に配置された金属電極とからなる電池要素体を複数具備させて構成し、さらに各電池要素体を、凸レンズ３により環状に分けられた各光λ_１〜λ_５に沿ってそれぞれ配置すると共に、これら環状に分けられた光毎に配置されるカーボンナノチューブの直径を入射する光の波長に応じて変化させたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーボンナノチューブを用いた電池要素体を有する太陽電池体および太陽電池装置に関するものである。

太陽電池は、単結晶、多結晶、アモルファスシリコンからなるシリコン系のものが主流であり、住宅や事業所などに普及しつつあるが、エネルギーの変換効率が低いという欠点がある。エネルギーの変換効率が低い要因の一つとして、通常の太陽電池は、バンドギャップが１つしかなく、バンドギャップ未満のエネルギーを有する長波長光線については光電変換できず、逆に、バンドギャップを超えるエネルギーを有する短波長光線については、バンドギャップ分のエネルギーしか光電変換できなかった。

このような欠点に対処するものとして、２つ以上の異なるバンドギャップを有する太陽電池装置が提案されている（特許文献１参照）。
この太陽電池装置には、それぞれ異なるバンドギャップを有するカーボンナノチューブが列状に配置されるとともに、太陽光をプリズムなどの分光器で波長に応じて分光させて、それぞれのカーボンナノチューブ列に入射させるようにしたものが開示されている。

特開２０１１−４４５１１号公報

上述した太陽電池の構成によると、分光器としてプリズムを用いているため、各波長に対応する素子幅に対応するため光線を細くする必要があり、したがって光学素子が多くなるので、コストが高くつくとともに光学素子での吸収や反射によるロスなどが生じるため、光電変換効率が低くなるという問題がある。

そこで、本発明は、光電変換効率を高くし得る太陽電池体および太陽電池装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る太陽電池体は、太陽光を入射して集光するための屈折型レンズまたはバイナリレンズと、この屈折型レンズまたはバイナリレンズを通過して色収差により分けられた光を入射し光電変換を行う太陽電池とから構成し、
上記太陽電池を、
透明電極と、この透明電極の表面に且つ当該表面に形成されたカーボンナノチューブと、このカーボンナノチューブの透明電極とは反対側に配置された金属電極とからなる電池要素体を複数具備させて構成するとともに、
上記各電池要素体を、屈折型レンズまたはバイナリレンズにより分けられた各光に沿って配置するとともに、これら分けられた光毎に配置されるカーボンナノチューブの直径を入射する光の波長に応じて変化させたものである。

また、本発明の請求項２に係る太陽電池体は、請求項１に記載の太陽電池体における屈折型レンズとして、凸レンズまたはフレネルレンズを用いたものである。
また、本発明の請求項３に係る太陽電池体は、請求項１に記載の太陽電池体における屈折型レンズとして、太陽光の入射面および出射面が円筒面形状のものを用いたものである。

また、本発明の請求項４に係る太陽電池体は、請求項１に記載の太陽電池体における屈折型レンズとして、太陽光の入射面および出射面が円筒面形状にされたレンズを円筒面の軸心に沿って左右に分割してなる半形状のものを用いたものである。

また、本発明の請求項５に係る太陽電池体は、請求項１に記載の太陽電池体における屈折型レンズとして、太陽光の入射面が円筒面形状で且つ出射面が平面形状にされたものを用いたものである。

また、本発明の請求項６に係る太陽電池体は、請求項１に記載の太陽電池体における屈折型レンズとして、太陽光の入射面が円筒面形状で且つ出射面が平面形状にされたレンズを円筒面の軸心に沿って左右に分割してなる半形状のものを用いたものである。

また、本発明の請求項７に係る太陽電池装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池体において、各電池要素体にて得られた電気を所定電圧に調整する電圧調整器を具備したものである。

さらに、本発明の請求項８に係る太陽電池装置は、請求項１乃至７のいずれかに記載の太陽電池体を複数並置したものである。

上記太陽電池体および太陽電池装置の構成によると、太陽光を屈折型レンズまたはバイナリレンズを用いて分けるとともに、その色収差により分けられた光を、その光毎に配置された電池要素体に導くようにしたので、プリズムを用いる場合に比べて、その構成を簡単にすることができるとともに、光電変換効率の向上を図ることができる。

本発明の実施例１に係る太陽電池体の概略構成を示す斜視図である。 同太陽電池体における凸レンズによる分光状態を示す平面図である。 同太陽電池体における図２のＡ−Ａ矢視相当断面図である。 同実施例１に係る太陽電池装置を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は分光状態を示す側面図である。 本発明の実施例２に係る太陽電池体の概略構成を示す斜視図である。 同太陽電池体におけるバイナリレンズによる分光状態を示す平面図である。 同太陽電池体における図６のＢ−Ｂ矢視相当断面図である。 同実施例２に係る太陽電池装置を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は分光状態を示す側面図である。 本発明の実施例３に係る太陽電池体における凸レンズの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施例４に係る太陽電池体における凸レンズの概略構成を示す斜視図である。

以下、本発明に係る太陽電池体および太陽電池装置について説明する。
この太陽電池体は、基本的には、太陽光を入射して集光するための屈折型レンズまたはバイナリレンズと、この屈折型レンズまたはバイナリレンズを通過して色収差により分けられた光を入射し光電変換を行う太陽電池とから構成し、
上記太陽電池を、
透明電極と、この透明電極の表面に且つ当該表面に形成されたカーボンナノチューブと、このカーボンナノチューブの透明電極とは反対側に配置された金属電極とからなる電池要素体を複数具備させて構成するとともに、
上記各電池要素体を、屈折型レンズまたはバイナリレンズにより分けられた各光に沿って配置するとともに、これら分けられた光毎に配置されるカーボンナノチューブの直径を入射する光の波長に応じて変化させたものであり、
また屈折型レンズとして、凸レンズまたはフレネルレンズを用いたものであり、
また屈折型レンズとして、太陽光の入射面および出射面が円筒面形状のものを用いたものであり、
また屈折型レンズとして、太陽光の入射面および出射面が円筒面形状にされたレンズを円筒面の軸心に沿って左右に分割してなる半形状のものを用いたものであり、
また屈折型レンズとして、太陽光の入射面が円筒面形状で且つ出射面が平面形状にされたものを用いたものであり、
また屈折型レンズとして、太陽光の入射面が円筒面形状で且つ出射面が平面形状にされたレンズを円筒面の軸心に沿って左右に分割してなる半形状のものを用いたものであり、
さらにはこの太陽電池体に電圧調整器を具備したものである。

また、この太陽電池装置は、上記太陽電池体を複数並置したものである。
以下、上述した太陽電池体および太陽電池装置の実施例について説明する。

まず、実施例１に係る太陽電池体および太陽電池装置を図１〜図４に基づき説明する。
図１に示すように、実施例１に係る太陽電池体１は、太陽光線（太陽光）を入射して所定範囲に集光するための円形で屈折型の凸レンズ３と、この凸レンズ３にて集光されたつまり凸レンズ３を通過して屈折角の違いにより、すなわち色収差により環状に分けられた光（以下、環状光という）Ｒが入射されるとともに、波長λの大きさに応じてつまり光線の色に応じた環状光Ｒが入射されて光電変換を行う太陽電池５と、この太陽電池５にて得られた電気を電気配線６を介して導き所定電圧に調整して出力するための電圧調整器（電圧変換出力回路でもある）７とから構成されている。

ところで、凸レンズ３を通過した太陽光線は色収差が発生するが、ここでは５つの波長成分の領域につまり５つの範囲に分割するものとして説明する。
また、凸レンズ３は、太陽電池５に対して、波長が一番長い赤外光が凸レンズ３の焦点に結像する距離でもって設けられる。このため、赤外光より波長が短い光線については焦点の手前側（凸レンズ側）で結像して焦点位置では広がり、大きい円形スポットになる。なお、実際には、図１に示すように、赤色光に対応する電池要素体（後述する）の面積を増やすために、赤色光についても焦点よりも近い位置に結像するように太陽電池５は配置されるが、勿論、焦点付近で結像するようにしてもよい。

したがって、焦点位置つまり太陽電池５の受光面において、図２に示すように、太陽光線は、中心（内側）から外側に向かって且つ同心円でもって、円状の赤外から赤色が多く含まれる波長領域λ_１、円環状の黄色が多く含まれる波長領域λ_２、円環状の緑色が多く含まれる波長領域λ_３、円環状の青色が多く含まれる波長領域λ_４、円環状の紫色から紫外の波長領域λ_５とに分けられる。

上記太陽電池５は、図３に示すように、太陽光線の入射側に配置される透明電極１２と、この透明電極１２の入射側と反対側の表面（下面）に垂直方向で形成されたカーボンナノチューブ１３と、このカーボンナノチューブ１３の透明電極１２とは反対側端部（下端部）に配置された金属電極１４とからなる電池要素体（電池セルと呼ぶこともできる）１１が分けられた光（以下、分けられた光を分光という）の数に応じて環状に５列で具備されており、さらにこれら各電池要素体１１を、それぞれのカーボンナノチューブ１３の直径が、入射される光線の最長波長に応じて中心から外側に向かって段階的（連続的であってもよい）に変化するように配置したものである。

すなわち、本実施例１では、中心から外側に５つの最長波長領域、つまり５つの範囲（赤外〜赤色、黄色、緑色、青色、紫色〜紫外）に対応する電池要素体１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｆ）が、円状および円環状に配置される。なお、円環状の各電池要素体１１については、それぞれ円周方向で複数に分割されたものでもよく、すなわち小さい電池要素体を円環状に並べたものであってもよい。

このように、波長の大きさ（色）に対応して、直径が異なるカーボンナノチューブを配置した理由は以下の通りである。
すなわち、カーボンナノチューブのバンドギャップＶｇは下記（１）式で示すように、その直径ｄｔに応じて変化する。

（数１）
Ｖｇ＝０．８３５２／ｄｔ ・・・（１）
この（１）式から分かるように、カーボンナノチューブの直径が異なると、そのバンドギャップ幅が異なることになり、したがって分光された各光線が持つエネルギーを効率良く回収するためには、分光された波長（振動数がν）の光線が持っているエネルギー（ｈν）と等しいバンドギャップを持った直径のカーボンナノチューブをｐ型半導体（またはｎ型半導体）として作っておけばよいことになる。

例えば、バンドギャップの異なるカーボンナノチューブ（バンドギャップがＥｇ_１〜Ｅｇ_ｋ、但し、Ｅｇ_ｋ−１＜Ｅｇ_ｋ）がｋ個ある場合、Ｅｇ_１以上のエネルギーを持った光はバンドギャップＥｇ_１の太陽電池で受光されて光電変換が行われる。また、Ｅｇ_２以上のエネルギーを持った光については、バンドギャップＥｇ_２の太陽電池で受光されて光電変換が行われる。以下、同様に、バンドギャップＥｇ_ｋを越え、紫外線までの最大エネルギーを有する光については、Ｅｇ_ｋのバンドギャップを持った太陽電池で受光して光電変換が行われる。

ここで、電池要素体１１の構成について詳しく説明しておく。
すなわち、電池要素体１１における透明電極１２は、ガラス基板の表面にＩＴＯ膜、ＦＴ０膜、ＺｎＯ膜などの透明導電膜が配置されてｎ型半導体にされるとともに、この透明電極１２の表面に垂直方向で形成されるカーボンナノチューブ（正確にはカーボンナノチューブ群である）１３はｐ型半導体にされ、このｐｎ接合部で発電が行われる。上記カーボンナノチューブ１３の先端（下端）にはＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｐｄなどの金属電極１４が設けられる。なお、透明電極１２の上面には、保護用の窓部材１５が設けられている。

上記カーボンナノチューブ１３を形成する場合、透明電極１２の表面にスパッタリングなどにより鉄などの触媒微粒子を付着させた後、この触媒微粒子上に熱ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブを成長させればよい。このとき、カーボンナノチューブ１３の直径は、触媒微粒子の粒径により制御することができるので、各波長（各色）に応じたバンドギャップを有するように制御される。このカーボンナノチューブ１３の先端に設けられる金属電極１４は蒸着などにより形成される。

具体的には、多数のカーボンナノチューブからなる領域（カーボンナノチューブ群であり、以下、チューブ列ともいう）が同心円でもって環状に５列設けられるとともに、これら各カーボンナノチューブの直径をチューブ列毎に段階的に変化させたもので、例えば太いもの（赤色側）から細いもの（紫色側）が順番に設けられる。

ところで、熱ＣＶＤ法により形成されるカーボンナノチューブは真性半導体であるが、半導体カーボンナノチューブにｐ型ドーパント（カーボンナノチューブより電気陰性度が大きい元素、例えばＣｌ，Ｆ，Ｏなど）を吸着などにより付着（添加）させて形成するようにしてもよい。なお、カーボンナノチューブとしてｎ型半導体を用いる場合には、半導体カーボンナノチューブにｎ型ドーパント（カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい元素、例えばＣｓ，Ｒｂ，Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇなど）を真空蒸着またはスパッタリングなどにより付着させて形成する。

また、上記電圧調整器７は各電池要素体１１の金属電極１４に電気配線６を介して接続されており、この電圧調整器７は、電池要素体１１に電気配線６を介して接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１６と、これらＤＣ／ＤＣコンバータ１６に電気配線１７を介して接続された電力加算部１８とから構成されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、各電池要素体１１Ａ〜１１Ｅから取り出される電圧が同一（所定電圧）となるように調整（変換）するためのものである。

上記構成において、凸レンズ３に入射した太陽光線は、所定範囲内に絞られて出射される。そして、凸レンズ３の色収差により、例えば５つの波長成分領域に、つまり５つの範囲に分割されて各電池要素体１１Ａ〜１１Ｅに入射され、それぞれの波長に応じたバンドギャップでもって光電変換が行われる。

なお、透明電極１２については、左右における各電池要素体１１において共通したものであってもよいが、勿論、各電池要素体１１毎に分かれたものであってもよい。
そして、各電池要素体１１で発生した電気がＤＣ／ＤＣコンバータ１６に入力されて所定電圧に変換され、電力加算部１８を経て電力が出力される。

このように、凸レンズの色収差により分けられた分光を、分光成分毎に配置された電池要素体に導くようにしたので、プリズムを用いる場合に比べて、必要とする光学素子を少なくすることができ、したがって装置の製造コストの低減化を図り得るとともに、光電変換効率の向上も図ることができる。

また、太陽光線は凸レンズにより所定範囲に集められるが、その波長の違いすなわち色収差により複数の波長成分領域に分光されるとともに、この分光された光は、その光線の持つ光エネルギーを効率良く吸収し得るカーボンナノチューブが環状に配置された電池要素体に導き発電を行うようにしたので、プリズムなどより簡単な構成で全ての光を光電変換することができる。すなわち、高い光電変換効率が得られる。

なお、凸レンズの代わりに、フレネルレンズを用いてもよい。この場合、光学系全体を薄くすることができる。
ところで、上記実施例１において、透明電極１２として、透明導電膜（単体としての）について説明したが、例えば透明部材に透明導電膜が形成されたもの、または櫛状若しくは網状の金属部材であってもよい。すなわち、この透明電極という言葉を言い換えれば、光を透過し得る電極と言うことができる（この記述は、以下に示す実施例２にも当てはまるものである）。

次に、実施例１に係る太陽電池装置について説明する。
図４に示すように、この太陽電池装置１は、上記太陽電池体２を複数並置したものである。

すなわち、この太陽電池装置１は、太陽電池体２を縦横に複数個ずつ、図４では、３列×３列でもって、合計９個並置したものを示している。このように、複数個の太陽電池体２を隙間なく並置するために、周囲が正方形にされた凸レンズ３′が連続して形成された集光用レンズ体４が用いられる。

したがって、配置した個数分の太陽電池体２から太陽光線の持つ光エネルギーの回収が行われる。
なお、この太陽電池装置１の場合、各太陽電池体２から得られる電気が、例えば図３に示される１つの電力加算部１７に入力されて、所定電圧としての電力が取り出される。

この太陽電池装置によると、高い光電変換効率が高い太陽電池体を複数並置したので、より高い光電変換効率が得られる。

次に、本発明の実施例２に係る太陽電池体および太陽電池装置を図５〜図８に基づき説明する。
上述の実施例１においては、太陽光線を集光するのに屈折型の凸レンズを用いたが、本実施例２においては、回折型のバイナリレンズを用いたものである。なお、本実施例２と実施例１と異なる箇所は、集光用のレンズであるため、本実施例２の説明では、この部分に着目して説明するとともに、他の構成部材については実施例１と同じであるため、簡単に説明する。

図５に示すように、実施例２に係る太陽電池体２２は、太陽光線（太陽光）を入射して所定範囲に集光するための円形のバイナリレンズ２３と、このバイナリレンズ２３にて集光されたつまりバイナリレンズ２３を通過して回折の違いにより、すなわち色収差の発生した円形光Ｒを入射するとともに、波長λの大きさに応じて、つまり光線の色に応じた円形光を入射して光電変換を行う太陽電池２５と、この太陽電池２５にて得られた電気を電気配線２６を介して導き所定電圧に調整して出力するための電圧調整器（電圧出力回路でもある）２７とから構成されている。

上記バイナリレンズ２３は、石英などの透明基板の表面にフェムト秒レーザを用いて幅が異なる溝部が同心状に何重にも形成されたもので、具体的には、バイナリ状の形状を持つレンズで、屈折率がｎ_１とｎ_２だけとなるようにされたもので、同心円状に加工されており、入射する光の波長の大きさに応じて回折角が異なることにより、凸レンズと同じ機能が得られるものである。

上記バイナリレンズ２３を通過した太陽光線は回折角の違いにより色収差を生じるが、実施例１と同様に、５つの波長成分の領域につまり５つの範囲に分割するものとして説明する。また、バイナリレンズ２３は、太陽電池２５に対して、赤外光がバイナリレンズ２３の焦点に一致するような距離でもって設けられる。バイナリレンズ２３の場合、赤色光より波長が短い光線については焦点より遠い位置で結像することになる。なお、実際には、図５に示すように、赤色光に対応する電池要素体（後述する）の面積を増やすために、赤色光についても焦点よりも近い位置に結像するように太陽電池２５は配置されるが、勿論、焦点付近で結像するようにしてもよい。

したがって、焦点位置つまり太陽電池２５の受光面において、図６に示すように、太陽光線は、中心から外側に向かって且つ同心円でもって、円状の赤外から赤色の波長を多く含む領域λ_１、円環状の黄色の波長を多く含む領域λ_２、円環状の緑色の波長を多く含む領域λ_３、円環状の青色の波長を多く含む領域λ_４、円環状の紫色から紫外の波長領域λ_５とに分けられる。すなわち、光エネルギーが一番小さい長波長に適合したバンドギャップの電池要素体（後述する）がその中心部に環状に配置されることになる。

また、上記太陽電池２５は、実施例１と同様に、図７に示すように、太陽光線の入射側に配置される透明電極３２と、この透明電極３２の入射側と反対側の表面（下面）に垂直方向で形成されたカーボンナノチューブ３３と、このカーボンナノチューブ３３の透明電極３２とは反対側端部（下端部）に配置された金属電極３４とからなる電池要素体（電池セルと呼ぶこともできる）３１が分光の数に応じて環状に５列で具備されており、さらにこれら各電池要素体３１を、それぞれのカーボンナノチューブ３３の直径が、入射される光線の波長に応じて中心から外側に向かって段階的（連続的であってもよい）に変化するように配置したものである。

すなわち、本実施例２では、中心から外側に５つの波長成分領域に、つまり５つの範囲（赤外〜赤色、黄色、緑色、青色、紫色〜紫外）に対応された電池要素体３１（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｆ）が円状および円環状に配置される。なお、円環状の電池要素体３１については、それぞれ円周方向で複数に分割されたものでよく、また小さくされた電池要素体を、円環状に配置したものであってもよい。

そして、その他の構成、例えばカーボンナノチューブおよび電池要素体３１の構成については、実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
なお、電圧調整器２７については、簡単に説明しておく。

すなわち、この電圧調整器２７は各電池要素体３１の金属電極３４に電気配線２６を介して接続されており、この電圧調整器２７は、電池要素体３１に電気配線２６を介して接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、これらＤＣ／ＤＣコンバータ３６に電気配線３７を介して接続された電力加算部３８とから構成されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、各電池要素体３１Ａ〜３１Ｅから取り出される電圧が同一（所定電圧）となるように調整（変換）するためのものである。

上記構成において、バイナリレンズ２３に入射した太陽光線は、所定範囲内に絞られて出射される。そして、バイナリレンズ２３による回折角の違いにより、すなわち色収差により、例えば５つの波長成分領域（λ_１〜λ_５）に、つまり５つの範囲に分割されて各電池要素体３１Ａ〜３１Ｅに入射され、それぞれの波長に応じたバンドギャップでもって光電変換が行われる。

なお、透明電極３２については、左右における各電池要素体３１において共通したものであってもよいが、勿論、各電池要素体３１毎に分かれたものであってもよい。
そして、各電池要素体３１で発生した電気がＤＣ／ＤＣコンバータ３６に入力されて所定電圧に変換され、電力加算部３８を経て電力が出力される。

このように、バイナリレンズの色収差により分けられた分光を、分光成分毎に配置された電池要素体に導くようにしたので、プリズムを用いる場合に比べて、必要とする光学素子を少なくすることができ、したがって装置の製造コストの低減化を図り得るとともに、光電変換効率の向上も図ることができる。特に、バイナリレンズの場合、色収差がガラスレンズに比べて２０倍程度大きいので、光路長を短くすることができる。

また、太陽光線はバイナリレンズにより所定範囲に集められるが、波長の回折角の違いすなわち色収差により、例えば５つの波長成分領域（λ_１〜λ_５）にて分割されるとともに、この分割された光は、その光線の持つ光エネルギーを効率良く吸収し得るカーボンナノチューブが環状に配置された電池要素体に導き発電を行うようにしたので、プリズムなどより簡単な構成で全ての光を光電変換できるため、より多くの発電を行うことができる。すなわち、高い光電変換効率が得られる。

次に、実施例２に係る太陽電池装置について説明する。
図８に示すように、この太陽電池装置２１は、上記太陽電池体２２を複数並置したものである。

すなわち、この太陽電池装置２１は、太陽電池体２２を縦横に複数個ずつ、図８では、３列×３列でもって、合計９個並置したものを示している。このように、複数個の太陽電池体２２を隙間なく並置するために、周囲が正方形にされたバイナリレンズ２３′が連続して形成された集光用レンズ体２４が用いられる。なお、この集光用レンズ体２４は、例えば１つの石英板材の表面にレーザ光により環状の溝部を多数形成することにより、複数のバイナリレンズすなわち集光用レンズ体を容易に且つ迅速に製造し得る。

したがって、配置した個数分の太陽電池体２２から太陽光線の持つ光エネルギーの回収が行われる。
なお、この太陽電池装置２１の場合、各太陽電池体２２から得られる電気が、例えば図７に示される１つの電力加算部３７に入力されて、所定電圧としての電力が取り出される。

この太陽電池装置においても、高い光電変換効率が高い太陽電池体を複数並置したので、より高い光電変換効率が得られる。

以下、本発明の実施例３に係る太陽電池体および太陽電池装置を図９に基づき説明する。
上述の実施例１においては、太陽光線（太陽光）を集光するのに屈折型の凸レンズすなわち太陽光線の入射面が球面形状のもの（言い換えれば、平面視による外形が円形である通常の凸レンズのもの）を用いたが、本実施例３においては、入射面が円筒面形状で且つ出射面が平面形状にされた（つまり、蒲鉾形状）の凸レンズを用いたものである。

なお、本実施例３と実施例１と異なる箇所は、集光用の凸レンズであるため、本実施例３の説明では、この部分に着目して説明するとともに、他の構成部材については実施例１と同じであるため、その説明を省略する。

本実施例３に係る太陽電池装置は、図９に示すように、集光用レンズとして蒲鉾形状の凸レンズ４１が用いられたものである。具体的には、凸レンズ４１として、太陽光線の入射面（入光面）側が円筒面４１ａにされるとともに底面４１ｂが平面にされ且つ所定幅（レンズの奥行）にされたものが用いられている。

そして、この凸レンズ４１の底面４１ｂである出射面に対応する位置には、カーボンナノチューブにより構成された電池要素体４２が各分光に応じて複数配置されている。
この凸レンズ４１に太陽光線が入射すると、当該凸レンズ４１の色収差により分光され、この分光された光が凸レンズ４１の出射面側に配置された電池要素体４２の窓部材に入射されて、発電が行われる。なお、各電池要素体４２はそれぞれ電気配線（図面では１本だけを示している）４３を介して電圧調整器４４に接続され、所定の電圧でもって外部に出力される。

本実施例３の太陽電池体および太陽電池装置についても、上述した実施例１のものと同様の効果が得られる。

以下、本発明の実施例４に係る太陽電池体および太陽電池装置を図１０に基づき説明する。
上記実施例３においては、太陽光線（太陽光）を集光するのに入射面が円筒面形状で且つ出射面が平面形状にされた凸レンズを用いたが、本実施例４においては、入射面および出射面が円筒面形状にされた凸レンズをその円筒面の軸心に沿って左右に分割してなる半形状のものを用いたものである。

すなわち、図１０に示すように、この凸レンズ５１は、幅（レンズの奥行）が一定にされるとともに太陽光線の入射面５１ａおよび出射面５１ｂが円筒面形状にされ、例えば全体としては、一端側が頂点にされた放物線形状にされるとともに他端側が垂直面５１ｃにされたものである。

この場合も、凸レンズ５１の出射面５１ｂ側には、その色収差により生じた各分光に対応して、例えば５つの分光成分に対応して電池要素体５２が配置されるとともに、各電池要素体５２はそれぞれ電気配線（図面では１本だけを示している）５３を介して電圧調整器５４に接続され、所定の電圧でもって外部に出力される。

この場合も、やはり、実施例１同様の効果が得られる。
なお、上記実施例３の凸レンズについても、上記実施例４と同様に、半分にしたレンズを用いることができる。すなわち、凸レンズとして、太陽光の入射面が円筒面形状で且つ出射面が平面形状に（蒲鉾形状に）されたレンズを円筒面の軸心に沿って左右に分割してなる半形状のものを用いることができる。

このように、各レンズを半分にしたものを用いることにより、太陽電池の製造工程を大幅に簡略化することができる。

１ 太陽電池装置
２ 太陽電池体
３ 凸レンズ
３′ 凸レンズ
４ 集光用レンズ体
５ 太陽電池
７ 電圧調整器
１１ 電池要素体
１２ 透明電極
１３ カーボンナノチューブ
１４ 金属電極
２１ 太陽電池装置
２２ 太陽電池体
２３ バイナリレンズ
２３′ バイナリレンズ
２４ 集光用レンズ体
２５ 太陽電池
２７ 電圧調整器
３１ 電池要素体
３２ 透明電極
３３ カーボンナノチューブ
３４ 金属電極
４１ 凸レンズ
４２ 電池要素体
４４ 電圧調整器
５１ 凸レンズ
５２ 電池要素体
５４ 電圧調整器

Claims (8)

1. 太陽光を入射して集光するための屈折型レンズまたはバイナリレンズと、
   この屈折型レンズまたはバイナリレンズを通過して色収差により分けられた光を入射し光電変換を行う太陽電池とから構成し、
   上記太陽電池を、
   透明電極と、この透明電極の表面に且つ当該表面に形成されたカーボンナノチューブと、このカーボンナノチューブの透明電極とは反対側に配置された金属電極とからなる電池要素体を複数具備させて構成するとともに、
   上記各電池要素体を、屈折型レンズまたはバイナリレンズにより分けられた各光に沿って配置するとともに、これら分けられた光毎に配置されるカーボンナノチューブの直径を入射する光の波長に応じて変化させたことを特徴とする太陽電池体。
2. 屈折型レンズとして、凸レンズまたはフレネルレンズを用いたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池体。
3. 屈折型レンズとして、太陽光の入射面および出射面が円筒面形状のものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池体。
4. 屈折型レンズとして、太陽光の入射面および出射面が円筒面形状にされたレンズを円筒面の軸心に沿って左右に分割してなる半形状のものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池体。
5. 屈折型レンズとして、太陽光の入射面が円筒面形状で且つ出射面が平面形状にされたものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池体。
6. 屈折型レンズとして、太陽光の入射面が円筒面形状で且つ出射面が平面形状にされたレンズを円筒面の軸心に沿って左右に分割してなる半形状のものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池体。
7. 各電池要素体にて得られた電気を所定電圧に調整する電圧調整器を具備したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の太陽電池体。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の太陽電池体を複数並置したことを特徴とする太陽電池装置。

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