JP2015118960A - ソーラー時計 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のソーラーセルが直列接続された構造を低コストで製造することが可能な太陽電池モジュールを備えたソーラー時計を提供する。【解決手段】ソーラー時計は、可撓性基材１１３の片面に粘着層１１４が形成されたコネクタ部材１１０と、粘着層１１４に接着された複数のソーラーセル１０１，１０２と、コネクタ部材１１０の表面又は裏面の一方又は両方に形成され、複数のソーラーセル１０１，１０２の間を電気的に接続する配線とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ソーラー時計に関する。

ソーラー時計は、電池交換が不要で、機構が簡単なことから、普及が拡大している。ソーラー時計用のソーラーセル（太陽電池）は、室内光でも発電効率の高いアモルファスシリコン型の半導体が主に使用されている。
特許文献１には、円周形状を有する太陽電池が複数の扇型を有する光電変換素子から構成され、それぞれの光電変換素子を電極により直列接続した太陽電池において、樹脂フィルムの基板上に形成した光電変換層をレーザースクライブにより切断することにより、複数の扇型を有する光電変換素子を形成する技術が記載されている。

特開平１０−３９０５７号公報

特許文献１に記載の技術の場合、各光電変換素子を電気的に絶縁するため、基板にまで達する開溝がレーザーで形成される。開溝を形成する際、基板上に接する下部電極が分断されないと、光電変換素子間のショートが生じやすい。また、基板の深くまで開溝を形成すると、基板が損傷して必要な強度を維持できないおそれがある。光電変換素子の加工に要する工程が多く、かつ複雑であり、高価な加工装置が必要となり、生産のスループットも低いという問題がある。さらに、１つの太陽電池モジュールとなる領域を基板上に所定の円周形状として規定してから各種加工が施されるため、１つの太陽電池モジュールとなる領域の１箇所で不良が発生すると、その領域内のすべての部材が無駄になってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のソーラーセルが直列接続された構造を低コストで製造することが可能な太陽電池モジュールを備えたソーラー時計を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るソーラー時計は、可撓性基材の片面に粘着層が形成されたコネクタ部材と、前記粘着層に接着された複数のソーラーセルと、前記コネクタ部材の表面又は裏面の一方又は両方に形成され、前記複数のソーラーセルの間を電気的に接続する配線とを備えることを特徴とする。
この態様によれば、複数のソーラーセルを接着して一体化する粘着層と、複数のソーラーセルの間を電気的に接続する配線とが、１つの可撓性基材を主体としたコネクタ部材に集約されているので、部品点数の削減、導通作業に伴う工数の削減を図ることができ、結果的にコスト低減を図ることができる。

上記のソーラー時計において、前記粘着層が、前記ソーラーセルの受光側に接着され、前記可撓性基材が絶縁性で、かつ透明であることが好ましい。
この態様によれば、ソーラーセルの受光側の保護がコネクタ部材の接着により実現され、コネクタ部材が受光側の保護膜を兼ねることができるので、保護膜を形成する材料及び工数の削減を図ることができ、結果的にコスト低減を図ることができる。

上記のソーラー時計において、前記複数のソーラーセルは、表面と裏面にそれぞれ電極を有し、前記複数のソーラーセルは、電気的に直列に接続され、前記複数のソーラーセルのうち、第１のソーラーセルにおける裏面側の電極と第２のソーラーセルにおける表面側の電極とを直列に接続する箇所において、前記可撓性基材の一部として設けられた中間部表裏連絡領域が、前記第１のソーラーセルにおける裏面側と前記第２のソーラーセルにおける表面側とを連絡し、前記第１のソーラーセルにおける裏面側の電極と第２のソーラーセルにおける表面側の電極との間を電気的に接続する配線が前記中間部表裏連絡領域に設けられていることが好ましい。
この態様によれば、第１のソーラーセルにおける裏面側の電極と第２のソーラーセルにおける表面側の電極との間を電気的に接続する配線が、可撓性基材の一部として中間部表裏連絡領域に設けられているので、複数のソーラーセルがコネクタ部材により一体化された状態で、コネクタ部材における中間部表裏連絡領域を動かすだけで、ソーラーセル間の直列接続を容易に実現することができる。

上記のソーラー時計において、前記複数のソーラーセルは、表面と裏面にそれぞれ電極を有し、前記複数のソーラーセルは、電気的に直列に接続され、前記複数のソーラーセルは、直列接続の両末端において、表面側の電極が出力となる第１末端のソーラーセルと、裏面側の電極が出力となる第２末端のソーラーセルとを有し、前記第１末端のソーラーセルの表面側の電極が接続される出力端子が、第１末端のソーラーセル又は第２末端のソーラーセルのいずれかのソーラーセルの裏面側に配置され、前記出力端子は、前記可撓性基材の介在によりソーラーセルの裏面側の電極から電気的に絶縁され、前記可撓性基材の一部として設けられた末端部表裏連絡領域が、前記第１末端のソーラーセルの表面側と前記出力端子が配置されたソーラーセルの裏面側とを連絡し、前記第１末端のソーラーセルの表面側の電極と前記出力端子との間を電気的に接続する配線が前記末端部表裏連絡領域に設けられていることが好ましい。
この態様によれば、第１末端のソーラーセルの表面側の電極と、ソーラーセルの裏面側に設けられた出力端子との間を電気的に接続する配線が、可撓性基材の一部として末端部表裏連絡領域に設けられているので、複数のソーラーセルがコネクタ部材により一体化された状態で、コネクタ部材における末端部表裏連絡領域を動かすだけで、表面側の電極と出力端子との導通接続を容易に実現することができる。ソーラーセルの数が３以上である場合は、直列接続の両末端にないソーラーセルの裏面側に出力端子を配置することも可能であるが、出力端子を直列接続の両末端のいずれかのソーラーセルの裏面側に配置することにより、配線の長さを短くし、スペースや材料費の節約、作業性の向上を図ることができる。

上記のソーラー時計において、前記複数のソーラーセルの電極と前記配線との間が、異方性導電接着剤により接続されていることが好ましい。
この態様によれば、ソーラーセルの電極と配線との間を接着により固定すると同時に、ソーラーセルの電極と配線との間を選択的に導通させて電気的に接続することができるので、作業性と導通信頼性に優れる。

本発明の一態様に係るソーラーセルの接続方法は、可撓性基材の片面に粘着層が形成され、前記可撓性基材の表面又は裏面の一方又は両方に配線が形成されたコネクタ部材を用意する工程と、複数のソーラーセルを位置決めして、前記粘着層に接着する工程と、前記配線を介した熱圧着により、前記複数のソーラーセルの間を電気的に接続する工程と、を有することを特徴とする。
この態様によれば、複数のソーラーセルを接着して一体化する粘着層と、複数のソーラーセルの間を電気的に接続する配線とが、１つの可撓性基材を主体としたコネクタ部材に集約されているので、ソーラー時計用太陽電池モジュールの製造に際し、部品点数の削減、導通作業に伴う工数の削減を図ることができ、結果的にコスト低減を図ることができる。

ソーラー時計の概略構成について一例を示す平面図である。 第１実施形態の太陽電池モジュールに関して、（ａ）はソーラーセルの配置を示す平面図、（ｂ）は太陽電池モジュールを示す平面図である。 図２（ｂ）のＡ−Ｂ部の断面構造を示す断面図である。 第１実施形態の太陽電池モジュールの回路図である。 （ａ）及び（ｂ）は、配線の接続構造を例示する断面図である。 配線の接続構造を例示する平面図である。 ムーブメントユニットと太陽電池モジュールを接続する構造の一例を示す斜視図である。 第２実施形態の太陽電池モジュールに関して、（ａ）はソーラーセルの配置を示す平面図、（ｂ）は太陽電池モジュールを示す平面図である。 第２実施形態の太陽電池モジュールの回路図である。 （ａ）及び（ｂ）は、配線の接続構造を例示する断面図である。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態に係るソーラー時計及び太陽電池モジュールについて説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

図１に、ソーラー時計の概略構成として、ウオッチ（腕時計）の一例を示す。このウオッチ４０１は、時計ケース４０２と、時計ケース４０２に連結された一対のバンド４０３，４０３を備える。時計ケース４０２は、ステンレス等の金属材、プラスチック樹脂等で形成される。時計ケース４０２の外面には、操作子として竜頭４１０が設けられている。時刻合わせ等の操作や操作のオンオフ等は、竜頭４１０の押し引きや回転等によって行うことができる。

時計ケース４０２には、文字盤４０５、秒針４２１、分針４２２、時針４２３、日車４３１等が収容されている。秒針４２１、分針４２２及び時針４２３は、同軸上に設置されている。日車４３１は、文字盤４０５に形成された日窓４３２を通して、日付を表示する。日窓４３２には、曜日を表示する曜車４３３を設けてもよい。

文字盤４０５は、時刻を示す文字、目盛等の表示（図示せず）を有する平板である。文字盤４０５の下には太陽電池モジュール（図示せず）が設けられている。ソーラー時計用の文字盤４０５は、透光性を有している。文字盤４０５の光透過率は、例えば、２０％である。太陽電池モジュールは、秒針４２１、分針４２２、時針４２３、日車４３１等の表示手段を駆動する駆動部（図示せず）に電力を供給する。また、余剰の電力は、二次電池（図示せず）に充電される。駆動部は、太陽電池モジュールの発電量が不足する場合には、二次電池から電力の供給を受けることができる。ソーラー時計は、屋内で使用することも多いことから、太陽電池モジュールにおいては、通常２〜４個程度のソーラーセルが直列接続されている。

（第１実施形態）
図２（ｂ）には、第１実施形態の太陽電池モジュール１００を示す。また、図２（ａ）には、太陽電池モジュール１００におけるソーラーセル１０１，１０２の配置を示す。図３には、図２（ｂ）のＡ−Ｂ部の断面構造を示す。
本実施形態では、太陽電池モジュール１００は上述の文字盤４０５と同様に略円形である。ソーラーセル１０１，１０２は、光エネルギーを電気エネルギーに変換可能な光電変換型の発電素子（太陽電池ともいう。）である。光エネルギーの源となる光としては、太陽光、室内光、人工照明光、可視光、赤外光、紫外光など、多くの種類が挙げられる。

二つのソーラーセル１０１，１０２は、図２（ａ）に示すように、略半円状である。ソーラーセル１０１，１０２の間には、線状の間隙１０６が形成されている。図２（ｂ）に示すように、コネクタ部材１１０を用いて、平面上で組み合わせることにより、独立したソーラーセル１０１，１０２が全体で略円形となるように構成される。間隙１０６の幅は、ソーラーセル１０１，１０２間の接触を抑制できる程度に広く、かつ、可撓性基材１１３の折れ曲がりを抑制できる程度に狭いことが好ましい。

太陽電池モジュール１００の中心には、時計の針を設置するための針孔１０７が設けられている。また、ウオッチ４０１の日窓４３２（図１参照）に対応する位置に、日窓１０８が設けられている。針孔１０７及び日窓１０８は、ソーラーセル１０１，１０２及びコネクタ部材１１０を貫通する貫通孔である。図２（ａ）の例では、針孔１０７は、間隙１０６の幅方向両側で両方のソーラーセル１０１，１０２に対して円弧状の切欠きとして形成されている。また、日窓１０８は、ソーラーセル１０２に形成されている。

コネクタ部材１１０は、ソーラーセル１０１，１０２を連結するセル連結領域１１１と、ソーラーセル１０１，１０２の端子部１０３，１０４，１０５において表側と裏側とを連絡する表裏連絡領域１１２を含む。図３に示すように、コネクタ部材１１０のセル連結領域１１１においては、可撓性基材１１３と粘着層１１４を含む。本実施形態においては、粘着層１１４はソーラーセル１０１，１０２の受光側にある正極１０１ａ，１０２ａに接着されている。

可撓性基材１１３は電気的に絶縁性であるため、正極１０１ａ，１０２ａに直接接着しても、電極間が短絡することがない。また、可撓性基材１１３が透明であることにより、ソーラーセル１０１，１０２の十分な受光を許容することができる。可撓性基材１１３は、少なくともソーラーセルの光発電を妨げない程度の透光性を有すればよい。可撓性基材１１３が、可撓性基材１１３を通して目視でソーラーセル１０１，１０２の形状を認識可能な透明性を有する場合、ソーラーセル１０１，１０２の位置決め作業が容易になり、好ましい。可撓性基材の光透過率は、例えば、２０％以上であり、５０％以上でもよい。

可撓性基材１１３の具体例として、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等の透明なフィルム基材が挙げられる。例えば、ポリエステル樹脂の一種であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、安価で、機械的及び光学的特性にも優れることから好適である。可撓性基材１１３の曲げ弾性は、ソーラーセル１０１，１０２の曲げ弾性よりも小さい。

粘着層１１４は可撓性基材１１３の片面に形成されている。粘着層１１４が常温の押圧で貼着可能な粘着剤（感圧接着剤）から構成されることにより、手作業でも容易にソーラーセル１０１，１０２を接着して、固定することができる。粘着剤が貼着後に剥離可能な再剥離性を有する場合、接着位置が誤っていても、ソーラーセル１０１，１０２を損傷することなく剥離できるので好ましい。さらに、剥離後に再貼着が可能な粘着剤であれば、コネクタ部材１１０の貼り直しも可能となり、作業性が向上する。粘着剤は、ソーラーセル１０１，１０２の電極材料を変質しにくく、可撓性基材１１３と同様な絶縁性と、透光性又は透明性を有することが好ましい。可撓性基材１１３の片面に粘着層１１４を形成する方法としては、テープ状の両面粘着剤をフィルム基材にロールラミネートで貼り付ける方法、フィルム基材の片面に流動性の粘着剤を塗工した後、粘着剤層を硬化させる方法などが挙げられる。

ソーラーセル１０１，１０２は、表面側（受光側）の電極である正極１０１ａ，１０２ａと、裏面側の電極である負極１０１ｂ，１０２ｂとを有する。正極１０１ａ，１０２ａは、例えばＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電層であり、負極１０１ｂ，１０２ｂはステンレス（例えばＳＵＳ）などの不透明な金属層である。

二つのソーラーセル１０１，１０２は、二つの端子部１０３，１０４を有するソーラーセル１０１と、一つの端子部１０５を有するソーラーセル１０２とからなる。端子部を有するソーラーセルの加工工程は、例えば大面積のソーラーセルパネルから円周部と端子部を含む所定の形状に成形する工程と、端子部に例えば導電ペーストをスクリーン印刷する等の手法により端子を形成する工程を含むことができる。

ソーラーセルの平面形状の成形は、材質にもよるが、エッチング、機械的切断、レーザー加工等、適宜選択して行うことができる。ソーラーセルパネルからソーラーセルを加工する際、各ソーラーセルとなる領域は、ソーラーセルパネル上で任意の向きに設定することができる。従来技術において文字盤の寸法に余裕を持たせた略円形状に加工する場合に比べると、本実施形態は加工ロスが少ない。一箇所に加工不良があっても、時計用太陽電池の半分に相当する一つのソーラーセルが不良品となるだけであるため、無駄を削減することができる。

ソーラーセルにおいて正極と負極の間に積層される発電構造（図示せず）は、特に限定されないが、一例として、裏面側の電極であるＳＵＳ基板と、アルミニウム層（Ａｌ層）と、酸化亜鉛層（ＺｎＯ層）と、発電層と、表面側の電極であるＩＴＯ層を順に積層した構造が挙げられる。アルミニウム層は、表面に凹凸が形成され、ＩＴＯ層から入射した光のうち発電層を透過した光を散乱して反射する層である。酸化亜鉛層は、発電層とアルミニウム層との間で、光の屈折率を調整する層である。

発電層は、例えば、多層構造（マルチジャンクション構造）の多接合型の発電層が好ましい。三層の発電層がそれぞれ異なる波長の光を吸収することにより、発電効率を向上することができる。発電層としては、室内光のように照度の低い光でも発電効率が良好であることから、アモルファスシリコンゲルマニウム層（ａ−ＳｉＧｅ層）、アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ層）等の半導体層が好ましい。
より低コストな発電構造としては、ＳＵＳ基板（負極）の上にアモルファスシリコン層（発電層）を積層し、さらにアモルファスシリコン層の上にＩＴＯ層（正極）を積層した構造が挙げられる。

ＩＴＯ層などの透明導電層の表面は傷や静電気に弱いため、透明な絶縁樹脂をスクリーン印刷でコーティングすることにより、透明導電層の上に保護膜を設けることができる。本実施形態においては、保護膜のコーティングを省略して、コネクタ部材１１０の粘着層１１４を直接、透明導電層の上に貼着してもよい。この場合、透明なコネクタ部材（特にセル連結領域）が受光側の保護膜を兼ねることができるので、保護膜を形成する材料及び工数の削減を図ることができる。

ソーラーセル１０１，１０２の正極１０１ａ，１０２ａ及び負極１０１ｂ，１０２ｂは、それぞれ端子部１０３，１０４，１０５まで形成されている。説明の便宜上、ソーラーセル１０１においてソーラーセル１０２から遠い側の端子部１０３を第１端子部１０３、ソーラーセル１０１においてソーラーセル１０２に近い側の端子部１０４を第２端子部１０４、ソーラーセル１０２の端子部１０５を第３端子部１０５と区別する。

図３に示すように、コネクタ部材１１０の表裏連絡領域１１２は、セル連結領域１１１から連続した可撓性基材１１３を有し、第１端子部１０３の裏面側と、第２端子部１０４及び第３端子部１０５の表面側とを連絡している。可撓性基材１１３により表裏連絡領域１１２が可撓性であることから、第１端子部１０３と第２端子部１０４との間に容易に通すことができる。表裏連絡領域１１２は、可撓性基材１１３の表面上又は裏面上に、配線層１１５と、異方性導電接着剤層１１６とが積層されている。配線層１１５の形成方法としては、銀ペースト等の導電ペーストをスクリーン印刷する方法、蒸着、メッキ、エッチング等により、導体層を所定のパターンに形成する方法などが挙げられる。

ソーラーセル１０１，１０２の電極（正極１０１ａ，１０２ａ及び負極１０１ｂ）と配線層１１５との間は、導通が必要な箇所を加熱及び加圧することにより、異方性導電接着剤層１１６により電気的に接続することができる。異方性導電接着剤層１１６を構成する異方性導電接着剤としては、例えば、樹脂等のバインダーに金属粒子等の導電性粒子を分散状態で配合した組成を有する異方性導電ペースト（ＡＣＰ）や、ホットメルトによりヒートシール可能な異方性導電シートが挙げられる。導通を必要としない箇所では、異方性導電接着剤層１１６が積層されていても、バインダー中の導電性粒子が接触していないので、電極と配線との間は導通しない。加熱及び加圧した箇所では、熱可塑性の異方性導電接着剤が電極と配線とを接着固定すると同時に、電極と配線との間を導通させることができる。これは、加熱及び加圧によりバインダーが流動するとともに、導電性粒子が相互に接触し、また、導電性粒子と電極又は配線とが接触するためである。異方性導電接着剤が、常温でも感圧により接着性を発現する感圧型接着剤と、加熱により接着性を発現する感熱型接着剤を含む混合物であると、非加熱で非導通とした箇所の接着固定が可能であり、しかも加熱により導通させた箇所の接着強度が上昇するので、好適である。

図４に、太陽電池モジュール１００の模式的な回路図に示す。ソーラーセル１０１の正極１０１ａは、正極出力端子１２１に接続されている。ソーラーセル１０１の負極１０１ｂは、配線１２３を介してソーラーセル１０２の正極１０２ａに接続されている。ソーラーセル１０２の負極１０２ｂは、負極出力端子１２４に接続されている。これにより、正極出力端子１２１と負極出力端子１２４との間で、二つのソーラーセル１０１，１０２が電気的に直列に接続されるので、出力電圧を増大することができる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）の断面図と図６の平面図に、配線の接続構造を例示する。
第１端子部１０３においては、ソーラーセル１０１の負極１０１ｂ上の端子１２３ｂが配線１２３に接続されるとともに、可撓性基材１１３上の正極出力端子１２１が配線１２２に接続されている。正極出力端子１２１とソーラーセル１０１の負極１０１ｂとの間は、絶縁性の可撓性基材１１３により電気的に絶縁されている。
第２端子部１０４においては、ソーラーセル１０１の正極１０１ａ上の端子１２２ａが配線１２２に接続されている。
第３端子部１０５においては、ソーラーセル１０２の正極１０２ａ上の端子１２３ａが配線１２３に接続されるとともに、ソーラーセル１０２の負極１０２ｂが負極出力端子１２４に接続されている。

正極出力端子１２１と負極出力端子１２４がソーラーセル１０１，１０２の裏面側に配置されているので、発電した電力を取り出す端子を太陽電池モジュール１００の裏面側に設けることができる。これは、後述するように、ムーブメントユニット１３０（図７参照）の同じ面上に入力端子を設けて、太陽電池モジュールの出力端子と接続する際、太陽電池モジュールを入力端子の上に配置し、押さえ込むだけで導通が可能になるので、好適である。

ソーラーセル１０１，１０２の間を直列接続する配線１２３とその両端の端子１２３ａ，１２３ｂは、表裏連絡領域１１２における可撓性基材１１３の表面側に、配線層として形成することができる。端子１２３ｂは可撓性基材１１３の表面側で、端子１２３ａは可撓性基材１１３の裏面側に位置するので、配線１２３は可撓性基材１１３を貫通するスルーホール１２５を通っている。

ソーラーセル１０１の正極１０１ａに接続される配線１２２とその端子１２２ａ及び正極出力端子１２１は、表裏連絡領域１１２における可撓性基材１１３の裏面側に、配線層として形成することができる。

このように、配線がコネクタ部材１１０の表面又は裏面に配線層として形成されると、配線が可撓性基材と一体化される。これにより、配線を個別に位置決めする作業が不要となり、表裏連絡領域１１２の所定の箇所を電極の位置に合わせるだけで位置決めが可能となる。可撓性基材が透明である場合には、配線の位置を目視して電極の位置に合わせればよいので、好ましい。負極出力端子１２４は、導電ペーストやメッキなどにより形成してもよい。ソーラーセル１０２の負極１０２ｂの一部を特に加工することなく負極出力端子１２４として用いてもよい。

太陽電池モジュール１００の組み立て手順は、セル連結領域１１１をソーラーセル１０１，１０２の略円周状の外周部より内側の部分に接着した後、表裏連絡領域１１２を端子部１０３，１０４，１０５に接着し、その際、電極と配線の接続作業を行うことが好ましい。コネクタ部材１１０が全体的に可撓性を有するので、電極と配線の位置合わせをするとき、可撓性基材１１３の曲がり具合を変化させることにより、位置のずれを可撓性基材１１３に吸収させることができる。

端子部１０３，１０４，１０５は、文字盤を通した受光が可能な領域の外側に配置されてもよい。端子部１０３，１０４，１０５は、ソーラーセル１０１，１０２の略円周状の外周部から突出しているので、端子部１０３，１０４，１０５と表裏連絡領域１１２との接着が容易である。コネクタ部材１１０は感圧型の接着が可能であるので、手作業で十分な精度の位置決めをした上で、常温で接着固定が可能である。このようにソーラーセル１０１，１０２をコネクタ部材１１０で一体化することにより、手作業でもアライメントと仮固定を兼ねることができるので、作業性が向上する。さらに、熱圧着装置を用いてソーラーセルの電極と配線の間を加熱圧着し、異方性導電接着剤を導通させることにより、固定がより確実になる。

本実施形態によれば、複数のソーラーセル１０１，１０２を接着して一体化する粘着層１１４と、電気的接続に用いられる配線１２２，１２３とが、１つの可撓性基材１１３を主体としたコネクタ部材１１０に一体化されているので、部品点数の削減、導通作業に伴う工数の削減を図ることができ、結果的にコスト低減を図ることができる。ソーラーセル１０１，１０２をアライメントしてコネクタ部材１１０を貼り付けるだけで互いの位置決めができるので、複雑な仮固定工程を省略することができ、電極と配線の間をダイレクトに熱圧着することができる。

本実施形態において、ソーラーセル１０１を「第１のソーラーセル」とし、ソーラーセル１０２を「第２のソーラーセル」とするとき、配線１２３は、第１のソーラーセルにおける裏面側の電極と第２のソーラーセルにおける表面側の電極との間を電気的に接続する配線である。また、ソーラーセル１０１を「第１末端のソーラーセル」とし、ソーラーセル１０２を「第２末端のソーラーセル」とするとき、正極出力端子１２１は、第１末端のソーラーセルの表面側の電極が接続される出力端子であり、配線１２２は、第１のソーラーセルにおける表面側の電極と出力端子との間を電気的に接続する配線である。すなわち、本実施形態の表裏連絡領域１１２は、中間部表裏連絡領域と末端部表裏連絡領域を兼ねている。

図７に、ムーブメントユニット１３０と太陽電池モジュール１００を接続する構造の一例を示す。図７では、太陽電池モジュール１００の端子部１０３，１０４，１０５における接続構造を示すため、コネクタ部材１１０をソーラーセル１０１，１０２から浮かせて表現し、かつ、表裏連絡領域１１２における可撓性基材の図示を省略した。

ムーブメントユニット１３０は、時計の針や日車などを駆動する駆動部（図示せず）と、余剰の電力が充電される二次電池（図示せず）を含む。ムーブメントユニット１３０の表面には、太陽電池モジュール１００で発電した電力を駆動部及び二次電池に入力するための回路に供給する入力端子として、正極バネ電極１３１と負極バネ電極１３２が設けられている。ムーブメントユニット１３０の表面に太陽電池モジュール１００を配置すると、正極バネ電極１３１と正極出力端子１２１の間が接続されるとともに、負極バネ電極１３２と負極出力端子１２４の間が接続される。

押さえリング１４０は、ムーブメントユニット１３０の側面の係合凹部１３３に係合する係止爪１４１を有する。押さえリング１４０をムーブメントユニット１３０に組み付けることにより、太陽電池モジュール１００が押さえリング１４０とムーブメントユニット１３０との間に保持される。図７に示す係止爪１４１は、押さえリング１４０の外周（円周）方向で対向する二箇所に設けられているが、三箇所以上であってもよい。押さえリングとムーブメントユニットの間で一箇所を蝶番（ヒンジ）により連結して、他の一箇所を係止爪により着脱自在としてもよい。

腕時計に実装された太陽電池モジュール１００は、文字盤側から光が照射されると、透光性を有する文字盤を介して光が照射される。これにより、ソーラーセル１０１，１０２で発電された電力がムーブメントユニット１３０に供給される。ムーブメントユニット１３０では、供給された電力により駆動部が駆動されるとともに、二次電池が充電される。本実施形態の接続構造によれば、ソーラーセル１０１，１０２からムーブメントユニット１３０にロスなく電力を供給できることが確認された。

本実施形態によれば、アモルファスシリコン型の太陽電池を用いるため、二個のソーラーセル１０１，１０２を直列接続した場合であっても、十分な電圧を得ることができる。よって、本実施形態に係るソーラー時計によれば、太陽電池モジュール１００を備えることで高い駆動電圧を得ることができる。よって、安定した電力により駆動可能な信頼性の高いソーラー時計を低コストで提供することができる。

（第２実施形態）
図８（ｂ）には、第２実施形態の太陽電池モジュール２００を示す。また、図８（ａ）には、太陽電池モジュール２００におけるソーラーセル２０１，２０２，２０３，２０４の配置を示す。本実施形態の太陽電池モジュール２００の構成は、第１実施形態と共通点が多いことから、主に相違点について説明する。

四つのソーラーセル２０１〜２０４は、図８（ａ）に示すように、略扇形である。ソーラーセル２０１〜２０４の間には、線状の間隙２０６が形成されている。図８（ｂ）に示すように、コネクタ部材２１０を用いて、平面上で組み合わせることにより、独立したソーラーセル２０１〜２０４が全体で略円形となるように構成される。間隙２０６の幅は、ソーラーセル２０１〜２０４間の接触を抑制できる程度に広く、かつ、コネクタ部材２１０における可撓性基材の折れ曲がりを抑制できる程度に狭いことが好ましい。

第１実施形態の太陽電池モジュール１００における間隙１０６、針孔１０７及び日窓１０８と同様に、太陽電池モジュール２００には間隙２０６、針孔２０７及び日窓２０８設けられている。本実施形態では、太陽電池モジュール２００が四つのソーラーセル２０１〜２０４を含むことに対応して、間隙２０６は十字状である。日窓２０８は、ソーラーセル２０１，２０２の間における間隙２０６の幅方向両側で、ソーラーセル２０１，２０２に対して切欠きとして形成されている。

コネクタ部材２１０は、ソーラーセル２０１〜２０４を連結するセル連結領域２１１と、ソーラーセル２０１〜２０４の端子部２３１〜２３８において表側と裏側とを連絡する表裏連絡領域２１２，２１３を含む。特に図示しないが、コネクタ部材２１０がセル連結領域２１１において可撓性基材と粘着層を含み、粘着層がソーラーセルの受光側にある正極に接着されていることなどの詳細は、第１実施形態における可撓性基材１１３及び粘着層１１４（図３参照）と同様である。

本実施形態においては、図８（ａ）に示すように、四つのソーラーセル２０１〜２０４が、それぞれ二つの端子部２３１〜２３８を有する。ソーラーセル２０１〜２０４の正極及び負極は、それぞれ端子部２３１〜２３８まで形成されている。端子部２３１〜２３８の位置は、各ソーラーセル２０１〜２０４の外周における円弧部の両端である。ソーラーセル２０１〜２０４は、表面側（受光側）の電極である正極と、裏面側の電極である負極とを有する。ソーラーセルの正極、負極、発電構造、加工方法などの詳細は、第１実施形態におけるソーラーセル１０１，１０２と同様である。

図９に、太陽電池モジュール２００の模式的な回路図に示す。ソーラーセル２０１の正極２０１ａは、正極出力端子２２１に接続されている。ソーラーセル２０１の負極２０１ｂは、配線２２３を介してソーラーセル２０２の正極２０２ａに接続されている。ソーラーセル２０２の負極２０２ｂは、配線２２３を介してソーラーセル２０３の正極２０３ａに接続されている。ソーラーセル２０３の負極２０３ｂは、配線２２３を介してソーラーセル２０４の正極２０４ａに接続されている。ソーラーセル２０４の負極２０４ｂは、負極出力端子２２４に接続されている。これにより、正極出力端子２２１と負極出力端子２２４との間で、四つのソーラーセル２０１〜２０４が電気的に直列に接続されるので、出力電圧を増大することができる。

図９に示す直列接続を容易に実現するため、図８（ｂ）に示す太陽電池モジュール２００では、表裏連絡領域２１２，２１３を有するコネクタ部材２１０が用いられる。これらの表裏連絡領域２１２，２１３は、第１実施形態における表裏連絡領域１１２と同様に、セル連結領域２１１から連続した可撓性基材２１４（図１０参照）を有し、隣接した二つの端子部の間で、ソーラーセル２０１〜２０４の裏面側と表面側とを連絡している。表裏連絡領域２１２，２１３は可撓性基材２１４により可撓性であることから、二つの端子部の間に容易に通すことができる。

表裏連絡領域２１２，２１３における可撓性基材２１４の表面上又は裏面上には、配線２２２，２２３が形成されている。配線２２２，２２３を構成する配線層には、異方性導電接着剤層（図示せず）が積層されている。表裏連絡領域２１２，２１３における配線層及び異方性導電接着剤層の詳細は、第１実施形態における配線層１１５及び異方性導電接着剤層１１６（図３参照）と同様である。

表裏連絡領域２１２，２１３は合わせて四つある。そのうち一つは、図１０（ａ）に示すように、直列接続の両末端にある二つのソーラーセルの間に設けられる末端部表裏連絡領域２１２である。他の三つは、図１０（ｂ）に示すように、直列接続の中間部にある二つのソーラーセルの間に設けられる中間部表裏連絡領域２１３である。

末端部表裏連絡領域２１２において、表面側の電極（正極２０１ａ）が出力となる第１末端はソーラーセル２０１であり、裏面側の電極（負極２０４ｂ）が出力となる第２末端はソーラーセル２０４である。末端部表裏連絡領域２１２は、図８（ｂ）に示すように、ソーラーセル２０１の端子部２３１における表面側と、ソーラーセル２０４の端子部２３８における裏面側とを連絡している。図１０（ｂ）に示すように、端子部２３８におけるソーラーセル２０４の負極２０４ｂ側には、正極出力端子２２１が設けられている。正極出力端子２２１は、可撓性基材２１４の介在によりソーラーセル２０４の負極２０４ｂから電気的に絶縁されている。

末端部表裏連絡領域２１２の可撓性基材２１４の裏面には、配線２２２が形成されている。この配線２２２の端部には、ソーラーセル２０１の正極２０１ａに接続された端子２２２ａが形成されている。その結果、ソーラーセル２０１の正極２０１ａは、端子２２２ａ及び配線２２２を介して正極出力端子２２１に接続されている。ソーラーセル２０４の負極２０４ｂ側には、負極２０４ｂに接続された負極出力端子２２４が設けられている。正極出力端子２２１と負極出力端子２２４がソーラーセル２０４の裏面側に配置されているので、発電した電力を取り出す端子を太陽電池モジュール２００の裏面側に設けることができる。

図８（ｂ）に示すように、中間部表裏連絡領域２１３は、ソーラーセル２０１の端子部２３２における負極２０１ｂとソーラーセル２０２の端子部２３３における正極２０２ａとを接続する第１直列接続部、ソーラーセル２０２の端子部２３４における負極２０２ｂとソーラーセル２０３の端子部２３５における正極２０３ａとを接続する第２直列接続部、ソーラーセル２０３の端子部２３６における負極２０３ｂとソーラーセル２０４の端子部２３７における正極２０４ａとを接続する第３直列接続部の３箇所に設けられている。三箇所の直列接続部は同様の構造とすることができる。

三箇所の直列接続部を代表して、第１直列接続部における断面構造を図１０（ｂ）に示す。ソーラーセル２０１側の端子部２３２においては、ソーラーセル２０１の負極２０１ｂ上の端子２２３ｂが配線２２３に接続されている。ソーラーセル２０２側の端子部２３３においては、ソーラーセル２０２の正極２０２ａ上の端子２２３ａが配線２２３に接続されている。ソーラーセル２０１，２０２の間を直列接続する配線２２３とその両端の端子２２３ａ，２２３ｂは、中間部表裏連絡領域２１３における可撓性基材２１４の表面側に、配線層として形成することができる。端子２２３ｂは可撓性基材２１４の表面側で、端子２２３ａは可撓性基材２１４の裏面側に位置するので、配線２２３は可撓性基材２１４を貫通するスルーホール２２５を通っている。

このように、配線がコネクタ部材の表面又は裏面に配線層として形成されると、配線が可撓性基材と一体化される。これにより、配線を個別に位置決めする作業が不要となり、表裏連絡領域の所定の箇所を電極の位置に合わせるだけで位置決めが可能となる。可撓性基材が透明である場合には、配線の位置を目視して電極の位置に合わせればよいので、好ましい。表裏連絡領域における正極出力端子２２１、配線２２２，２２３、負極出力端子２２４、スルーホール２２５の詳細は、第１実施形態における正極出力端子１２１、配線１２２，１２３、負極出力端子１２４、スルーホール１２５（図５参照）と同様である。

太陽電池モジュール２００の組み立て手順は、セル連結領域２１１をソーラーセル２０１〜２０４の略円周状の外周部より内側の部分に接着した後、表裏連絡領域２１２，２１３を端子部２３１〜２３８に接着し、その際、電極と配線の接続作業を行うことが好ましい。コネクタ部材２１０が全体的に可撓性を有するので、電極と配線の位置合わせをするとき、可撓性基材２１４の曲がり具合を変化させることにより、位置のずれを可撓性基材２１４に吸収させることができる。

端子部２３１〜２３８は、ソーラーセル２０１〜２０４の略円周状の外周部から突出しているので、端子部２３１〜２３８と表裏連絡領域２１２，２１３との接着が容易である。コネクタ部材２１０は感圧型の接着が可能であるので、手作業で十分な精度の位置決めをした上で、常温で接着固定が可能である。このようにソーラーセル２０１〜２０４をコネクタ部材２１０で一体化することにより、手作業でもアライメントと仮固定を兼ねることができるので、作業性が向上する。さらに、熱圧着装置を用いてソーラーセルの電極と配線の間を加熱圧着し、異方性導電接着剤を導通させることにより、固定がより確実になる。ソーラーセル２０１〜２０４をアライメントしてコネクタ部材２１０を貼り付けるだけで互いの位置決めができるので、複雑な仮固定工程を省略することができ、電極と配線の間をダイレクトに熱圧着することができる。

本実施形態の太陽電池モジュール２００をソーラー時計に組み込む方法は、特に限定されないが、第１実施形態において説明したムーブメントユニット１３０及び押さえリング１４０（図７参照）を用いた方法を採用することも可能である。

第２実施形態では、四個のソーラーセルを直列接続する場合について示したが、同様に二個から十個までのソーラーセルを直列接続して設置可能であることを確認した。

また、直列接続をせずに、可撓性基材の片面に形成された粘着層に一個のソーラーセルを貼り合わせることも可能である。この場合、可撓性基材の一部として設けられた表裏連絡領域がソーラーセルの表面側とソーラーセルの裏面側とを連絡し、ソーラーセルの裏面側に配置された正極出力端子は、可撓性基材の介在によりソーラーセルの負極から電気的に絶縁され、ソーラーセルの正極と正極出力端子との間を電気的に接続する配線が表裏連絡領域に設けられている。

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態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で種々の改変が可能である。
太陽電池モジュールの形状は、文字盤と略同一形状又は略相似形状であってもよく、異なる形状であってもよい。円形以外の形状としては、八角形、四角形などの多角形、角に丸みを持たせた多角形、楕円形などが挙げられる。ソーラーセルの形状は、太陽電池モジュールの形状を概略複数に分割した形状であればよく、任意である。

コネクタ部材は、ソーラーセルの受光側とは反対側（例えば負極）に粘着層を接着してもよい。コネクタ部材の配置がソーラーセルの受光側でない場合、コネクタ部材（可撓性基材、粘着層）は不透明でもよい。ソーラーセルの両面にそれぞれ別のコネクタ部材を接着することも可能である。

第２実施形態に関し、図１０（ａ）では、正極出力端子２２１が負極出力端子２２４と同じ端子部２３８に設けられているが、これらを別々の端子部に設けることもできる。例えば、ソーラーセル２０４の端子部２３８には負極出力端子２２４のみを設け、ソーラーセル２０１において端子部２３１に近接して別の端子部（図示せず）を設け、この端子部の裏面側に可撓性基材を介して正極出力端子を設けてもよい。あるいは、端子部２３８に負極出力端子を設ける代わりに、ソーラーセル２０４の別の端子部に負極出力端子を設けてもよい。あるいは、ソーラーセル２０４の端子部２３８には負極出力端子２２４のみを設け、ソーラーセル２０１の端子部２３１の周りで可撓性基材を折り返し、端子部２３１の裏面側に可撓性基材を介して正極出力端子を設けることも可能である。配線層は、可撓性基材の適宜の面に設けることができ、必要に応じてスルーホールにより反対側の面に導くことができる。

１００，２００…太陽電池モジュール、１０１，１０２，２０１，２０２，２０３，２０４…ソーラーセル、１０１ａ，１０２ａ，２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ，２０４ａ…正極、１０１ｂ，１０２ｂ，２０１ｂ，２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂ…負極、１１０，２１０…コネクタ部材、１１２，２１２，２１３…表裏連絡領域（末端部表裏連絡領域・中間部表裏連絡領域）、１１３，２１４…可撓性基材、１１４…粘着層、１１５…配線層、１１６…異方性導電接着剤層、１２１，２２１…正極出力端子（出力端子）、１２２，１２３，２２２，２２３…配線、４０１…ウオッチ（ソーラー時計）。

Claims (6)

1. 可撓性基材の片面に粘着層が形成されたコネクタ部材と、
   前記粘着層に接着された複数のソーラーセルと、
   前記コネクタ部材の表面又は裏面の一方又は両方に形成され、前記複数のソーラーセルの間を電気的に接続する配線とを備えることを特徴とするソーラー時計。
2. 前記粘着層が、前記ソーラーセルの受光側に接着され、前記可撓性基材が絶縁性で、かつ透明であることを特徴とする請求項１に記載のソーラー時計。
3. 前記複数のソーラーセルは、表面と裏面にそれぞれ電極を有し、
   前記複数のソーラーセルは、電気的に直列に接続され、
   前記複数のソーラーセルのうち、第１のソーラーセルにおける裏面側の電極と第２のソーラーセルにおける表面側の電極とを直列に接続する箇所において、前記可撓性基材の一部として設けられた中間部表裏連絡領域が、前記第１のソーラーセルにおける裏面側と前記第２のソーラーセルにおける表面側とを連絡し、
   前記第１のソーラーセルにおける裏面側の電極と第２のソーラーセルにおける表面側の電極との間を電気的に接続する配線が前記中間部表裏連絡領域に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のソーラー時計。
4. 前記複数のソーラーセルは、表面と裏面にそれぞれ電極を有し、
   前記複数のソーラーセルは、電気的に直列に接続され、
   前記複数のソーラーセルは、直列接続の両末端において、表面側の電極が出力となる第１末端のソーラーセルと、裏面側の電極が出力となる第２末端のソーラーセルとを有し、
   前記第１末端のソーラーセルの表面側の電極が接続される出力端子が、第１末端のソーラーセル又は第２末端のソーラーセルのいずれかのソーラーセルの裏面側に配置され、前記出力端子は、前記可撓性基材の介在によりソーラーセルの裏面側の電極から電気的に絶縁され、
   前記可撓性基材の一部として設けられた末端部表裏連絡領域が、前記第１末端のソーラーセルの表面側と前記出力端子が配置されたソーラーセルの裏面側とを連絡し、
   前記第１末端のソーラーセルの表面側の電極と前記出力端子との間を電気的に接続する配線が前記末端部表裏連絡領域に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のソーラー時計。
5. 前記複数のソーラーセルの電極と前記配線との間が、異方性導電接着剤により接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のソーラー時計。
6. 可撓性基材の片面に粘着層が形成され、前記可撓性基材の表面又は裏面の一方又は両方に配線が形成されたコネクタ部材を用意する工程と、
   複数のソーラーセルを位置決めして、前記粘着層に接着する工程と、
   前記配線を介した熱圧着により、前記複数のソーラーセルの間を電気的に接続する工程と、を有することを特徴とするソーラーセルの接続方法。

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