JP2024064596A - 光電変換装置及び飛行体 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽電池が成層圏を飛行する飛行体に搭載される場合、紫外光域の光を有効に利用することが望まれている。
【解決手段】光電変換装置が、入射した光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子と、光電変換素子の受光面に接して配される第１波長変換層と、第１波長変換層の光電変換素子と接する面の反対側の面の側に配される第２波長変換層とを備える。第１波長変換層は、第１波長領域の光の波長を変換する第１波長変換材料を含む。第２波長変換層は、第２波長領域の光の波長を変換する発する第２波長変換材料を含む。第１波長領域の上限値は第２波長領域の上限値と異なる、及び／又は、第１波長領域の下限値は第２波長領域の下限値と異なる。
【選択図】図１
【解決手段】光電変換装置が、入射した光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子と、光電変換素子の受光面に接して配される第１波長変換層と、第１波長変換層の光電変換素子と接する面の反対側の面の側に配される第２波長変換層とを備える。第１波長変換層は、第１波長領域の光の波長を変換する第１波長変換材料を含む。第２波長変換層は、第２波長領域の光の波長を変換する発する第２波長変換材料を含む。第１波長領域の上限値は第２波長領域の上限値と異なる、及び／又は、第１波長領域の下限値は第２波長領域の下限値と異なる。
【選択図】図１
Description
本発明は、光電変換装置及び飛行体に関する。
特許文献１～８には、単数若しくは複数の波長変換物質を含む波長変換層を備えた太陽電池が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平０７－１４２７５２号公報
［特許文献２］特開２０１６－１４５２９５号公報
［特許文献３］特開２０１９－２１５４５１号公報
［特許文献４］特開２０１９－０５０３８１号公報
［特許文献５］特開２０２２－０５６３１９号公報
［特許文献６］特開２０１３－０６９７２８号公報
［特許文献７］特開２０１３－１２３０３７号公報
［特許文献８］特開２０１２－１４２３４６号公報
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平０７－１４２７５２号公報
［特許文献２］特開２０１６－１４５２９５号公報
［特許文献３］特開２０１９－２１５４５１号公報
［特許文献４］特開２０１９－０５０３８１号公報
［特許文献５］特開２０２２－０５６３１９号公報
［特許文献６］特開２０１３－０６９７２８号公報
［特許文献７］特開２０１３－１２３０３７号公報
［特許文献８］特開２０１２－１４２３４６号公報
太陽電池が、成層圏、大気圏外などのエアマス（ＡＭと省略される場合がある。）０の環境に設置された場合、当該太陽電池が地上（例えば、ＡＭ１又はＡＭ１．５の環境である。）に設置された場合と比較して、太陽電池に入射する紫外光域の光量が増加する。太陽電池がＡＭ０の環境において用いられる場合、紫外光域の光を有効に利用することが望まれている。特に、太陽電池が成層圏を飛行する飛行体に搭載される場合、軽量で発電効率に優れた太陽電池の開発が望まれている。
本発明の第１の態様においては、光電変換装置が提供される。上記の光電変換装置は、例えば、入射した光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子を備える。上記の光電変換装置は、例えば、光電変換素子の受光面に接して配される第１波長変換層を備える。上記の光電変換装置は、例えば、第１波長変換層の光電変換素子と接する面の反対側の面の側に配される第２波長変換層を備える。上記の光電変換装置において、第１波長変換層は、例えば、第１波長領域の光の波長を変換する第１波長変換材料を含む。上記の光電変換装置において、第２波長変換層は、例えば、第２波長領域の光の波長を変換する発する第２波長変換材料を含む。上記の光電変換装置において、例えば、第１波長領域の上限値は第２波長領域の上限値と異なる、及び／又は、第１波長領域の下限値は第２波長領域の下限値と異なる。
上記の何れかの光電変換装置において、第１波長領域は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲に含まれる第３波長領域を含んでよい。上記の何れかの光電変換装置において、第２波長領域は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲に含まれる第４波長領域を含み、上記の何れかの光電変換装置において、例えば、第３波長領域の上限値は第４波長領域の上限値と異なる、及び／又は、第３波長領域の下限値は第４波長領域の下限値と異なる。
上記の何れかの光電変換装置において、第１波長変換層は、第１樹脂と、第１波長変換材料とを含んでよい。上記の何れかの光電変換装置において、第２波長変換層は、第２樹脂と、第２波長変換材料とを含んでよい。上記の何れかの光電変換装置において、第１樹脂及び第２樹脂は、種類及び／又は組成が異なってよい。上記の何れかの光電変換装置において、第１波長変換層は、第２波長変換層よりも大きな屈折率を有してよい。
上記の何れかの光電変換装置において、第１樹脂は、エチレン－酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、シリコーン樹脂（ＳＩ）、及び、アイオノマー樹脂から選択される少なくとも一種であってよい。上記の何れかの光電変換装置において、第２樹脂は、ポリエチレン（ＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（Ｕ－ＰＥ）、ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、及び、シリコーン樹脂（ＳＩ）からなる群から選択される少なくとも一種であってよい。
上記の何れかの光電変換装置において、第１波長変換層は、光電変換素子の受光面及び光電変換素子の側面の少なくとも一部を覆うように配されてよい。上記の何れかの光電変換装置において、第１波長変換層は、２０μｍ以上１００μｍ以下の厚さを有してよい。
上記の何れかの光電変換装置において、第１波長変換層は、１０μｍ未満の厚さを有してよい。上記の何れかの光電変換装置において、第２波長変換層は、光電変換素子の受光面に配された第１波長変換層と、光電変換素子の側面の少なくとも一部とを覆うように配されてよい。上記の何れかの光電変換装置において、光電変換装置は、第１波長変換層と、第２波長変換層との間に配される中間層を備えてよい。中間層は、光電変換素子の受光面に配された第１波長変換層と、光電変換素子の側面の少なくとも一部とを覆うように配されてよい。
上記の何れかの光電変換装置において、第２波長変換層は、２０μｍ以上５０μｍ以下の厚さを有してよい。上記の何れかの光電変換装置において、第１波長変換層は、２００ｎｍ～４５０ｎｍの光の透過率が８０％以上であってよい。上記の何れかの光電変換装置において、第２波長変換層は、２００ｎｍ～４５０ｎｍの光の透過率が９０％以上であってよい。
上記の何れかの光電変換装置において、第１波長変換材料は、有機蛍光体を含んでよい。上記の何れかの光電変換装置において、第２波長変換材料は、無機蛍光体を含んでよい。
上記の何れかの光電変換装置において、第１波長変換層は、光電変換素子の受光面に接して配され、ＵＶ吸収材料を含む吸収層を有してよい。第１波長変換層は、ＵＶ吸収層の光電変換素子と接する面の反対側の面の側に配され、第１波長変換材料を含む変換層を有してよい。
本発明の第２の態様においては、飛行体が提供される。上記の飛行体は、例えば、上記の第１の態様に係る何れかの光電変換装置を備える。上記の飛行体は、例えば、光電変換装置が発生させた電気エネルギーを利用して推進力を発生させる推進力発生装置を備える。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本明細書において例示的に開示される実施形態によれば、光電変換装置が、入射した光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子と、光電変換素子の受光面に接して配される第１波長変換層と、第１波長変換層の光電変換素子と接する面の反対側の面の側に配される第２波長変換層とを備える。第１波長変換層は、第１波長領域の光の波長を変換する第１波長変換材料を含む。第２波長変換層は、第２波長領域の光の波長を変換する第２波長変換材料を含む。
本実施形態において、第１波長領域の数値範囲と、第２波長領域の数値範囲とが、互いに異なる。（ｉ）第１波長領域の数値範囲と、第２波長領域の数値範囲とが完全に分離していてもよく、（ｉｉ）第１波長領域の数値範囲の一部と、第２波長領域の数値範囲の一部とが重複していてもよく、（ｉｉｉ）第１波長領域の数値範囲が、第２波長領域の数値範囲の内部に含まれてもよく、（ｉｖ）第２波長領域の数値範囲が、第１波長領域の数値範囲の内部に含まれてもよい。
一実施形態において、第１波長領域の上限値は、第２波長領域の上限値と異なる。第１波長領域の上限値は、第２波長領域の上限値より大きくてよい。第１波長領域の上限値は、第２波長領域の上限値より小さくてもよい。他の実施形態において、第１波長領域の下限値は、第２波長領域の下限値と異なる。第１波長領域の下限値は、第２波長領域の下限値より大きくてよい。第１波長領域の下限値は、第２波長領域の下限値より小さくてよい。
第１波長変換材料及び第２波長変換材料は、例えば、非線形光学効果、アップコンバージョン現象、ダウンコンバージョン現象などを利用して、光の波長を変換することができる。アップコンバージョン現象を利用して光の波長を変換する物質（アップコンバージョン物質と称される場合がある。）は、例えば、特定の波長の光又は電磁波で励起し、当該光又は当該電磁波の波長よりも短い波長の光を発する（発光する、光を放出するなどと称される場合がある）。ダウンコンバージョン現象を利用して光の波長を変換する物質（ダウンコンバージョン物質と称される場合がある。）は、例えば、特定の波長の光又は電磁波で励起し、当該光又は当該電磁波の波長よりも長い波長の光を発する（長波長側に変換すると称される場合がある）。
第１波長変換材料は、例えば、第１波長領域の光により励起して又は第１波長領域の光を吸収して、蛍光を発する。第２波長変換材料は、例えば、第２波長領域の光により励起して又は第２波長領域の光を吸収して、蛍光を発する。
光電変換素子は、例えば、光起電力効果を利用して、光電変換素子に入射した光（入力光と称される場合がある。）の光エネルギーを電気エネルギーに変換する。光電変換素子の変換効率は、入力光の波長に依存する。例えば、シリコン系の光電変換素子の場合、可視光線～近赤外線の波長領域の光は比較的効率よく変換することができるが、紫外線に対応する波長領域の光を効率よく変換することができない。
本実施形態によれば、光電変換装置に入射した光（入射光と称される場合がある。）は、まず、第２波長変換層に入射する。第２波長変換層に含まれる第２波長変換材料の作用により、第２波長変換層に入射した光の少なくとも一部の波長が変換される。
第２波長変換材料は、例えば、波長が１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光の波長を変換する。第２波長変換材料は、例えば、波長が１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光（励起光と称される場合がある。）により励起され、当該励起光よりも波長の長い蛍光を発する。これにより、例えば、入射光に含まれる紫外線が、当該紫外線より波長の光に変換される。その結果、光電変換素子、第１波長変換層及び第１波長変換材料の少なくとも１つの劣化の進行が抑制される。また、光電変換素子の変換効率が向上し得る。
第２波長変換材料は、第１波長変換材料により波長が変換される光よりも長い波長を有する光の波長を変換してよい。この場合において、第１波長領域及び第２波長領域は、紫外線に対応する波長領域（紫外光域と称される場合がある）の少なくとも一部を含んでよい。紫外光域としては、ＵＶ－Ａ（３１５～４００ｎｍ）、ＵＶ－Ｂ（２８０～３１５ｎｍ）、ＵＶ－Ｃ（１００～２８０ｎｍ）などが例示される。第１波長変換材料及び第２波長変換材料は、ダウンコンバージョン物質であってよい。これにより、入射光に含まれる紫外線による光電変換素子の劣化が抑制される。
ＡＭ０の環境においては、地上の環境と比較してＵＶ－Ｃの光量が多い。そこで、第１波長領域及び第２波長領域の少なくとも一方が、ＵＶ－Ｃに対応する波長領域の少なくとも一部を含んでよい。これにより、ＡＭ０の環境を飛行する飛行体に設置される用途に特に適した光電変換装置が提供される。
第２波長変換材料は、第１波長変換材料により波長が変換される光よりも短い波長を有する光の波長を変換してもよい。一実施形態において、第２波長領域は、紫外光域の少なくとも一部を含んでよい。他の実施形態において、第１波長領域及び第２波長領域が、紫外光域の少なくとも一部を含んでよい。これらの実施形態において、第２波長領域は、ＵＶ－Ｃに対応する波長領域の少なくとも一部を含んでよい。これにより、ＡＭ０の環境を飛行する飛行体に設置される用途に特に適した光電変換装置が提供される。
第２波長変換材料は、ダウンコンバージョン物質であってよい。第１波長変換材料及び第２波長変換材料が、ダウンコンバージョン物質であってもよい。上述されたとおり、本実施形態によれば、光電変換装置に入射した光は、第２波長変換層、第１波長変換層、光電変換素子の順に入射する。第２波長変換層に含まれる第２波長変換材料が第２波長領域の光の波長を長波長側に変換することで、紫外線による光電変換素子の劣化だけでなく、紫外線による第１波長変換材料の劣化も抑制され得る。
一実施形態において、第２波長変換材料は、光電変換素子による変換効率が比較的良好な波長の光を発する。例えば、第２波長変換材料は、４００ｎｍ以上の波長を有する光を発する。これにより、光電変換装置の変換効率が向上する。他の実施形態において、第２波長変換材料は、第１波長領域の光を発する。この場合、光電変換装置は、第２波長変換材料の発した光が、第１波長変換材料により波長を変換された後、光電変換素子に入射するように構成されてよい。なお、この場合であっても、第１波長領域の光は、波長が４００ｎｍ以上の光を含んでもよい。これにより、光電変換装置の変換効率が向上する。
次に、第２波長変換層を透過した光は、第１波長変換層を透過して光電変換素子に入射する。このとき、第１波長変換層に含まれる第１波長変換材料の作用により、第１波長変換層に入射した光の少なくとも一部の波長が変換される。
第１波長変換層に入射する光には、（ｉ）第２波長変換材料により波長が変換されることなく第２波長変換層を透過した入射光と、（ｉｉ）第２波長変換材料が発した光とが含まれる。第１波長変換材料は、上記の入射光の波長を変換してもよく、上記の第２波長変換材料が発した光の波長を変換してもよく、両者の波長を変換してもよい。
第１波長変換材料は、例えば、波長が１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光の波長を変換する。第１波長変換材料は、例えば、波長が１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光（励起光と称される場合がある。）により励起され、当該励起光よりも波長の長い蛍光を発する。これにより、第１波長変換層に入射した光に含まれる紫外線が、当該紫外線より波長の光に変換される。これにより、光電変換素子、第１波長変換層及び第１波長変換材料の少なくとも１つの劣化の進行が抑制される。
第１波長変換材料は、例えば、光電変換素子による変換効率が比較的良好な波長の光を発する。これにより、光電変換素子の変換効率が向上し得る。
本実施形態によれば、例えば、第１波長変換層及び第２波長変換層により、光電変換素子による変換効率が比較的小さな波長領域の光が、光電変換素子による変換効率が比較的大きな波長領域の光に変換される。これにより、本実施形態に係る光電変換装置は、当該光電変換装置に入射した光の光エネルギーを効率よく電気エネルギーに変換することができる。その結果、光電変換装置の単位質量当たりの発電量が向上する。特に、成層圏環境においては、地上と比較して紫外線量が大きい。そのため、本実施形態に係る光電変換装置が成層圏を飛行する飛行体に搭載されることで、当該飛行体の飛行可能距離、飛行可能時間及び／又は飛行可能な緯度範囲が向上する。
光電変換装置に含まれる全ての波長変換材料が単一の層に添加されている場合、当該単一の層の光の透過性が低下する可能性がある。その結果、波長変換材料による光の波長変換の効果も減少し得る。これに対して、本実施形態によれば、変換特性及び／又は組成の異なる２種以上の波長変換材料が、物理的に異なる複数の層に配される。これにより、波長変換材料が光の波長を変換することによる効果が十分に発揮され得る。
また、２種以上の波長変換材料が用いられることにより、単一の種類の波長変換材料が用いられる場合と比較して広い範囲の光の波長が変換され得る。例えば、入射光に含まれる紫外線領域の光のうち、可視光線領域の光に変換される光の割合が増加する。その結果、光電変換装置の発電効率が向上し、単位質量当たりの発電量が増加する。そのため、本実施形態に係る光電変換装置が成層圏を飛行する飛行体に搭載されることで、当該飛行体の飛行可能距離、飛行可能時間、飛行可能範囲（例えば、緯度の範囲である。）が向上する。
従来、地上に配置される太陽電池は、太陽電池セルを酸素及び水分から保護する封入層と、封入層を外部環境から保護する表面保護層とを備える。一般的に、封入層は数百μｍの厚さを有し、表面保護層は数ｍｍの厚さを有する。これに対して、本実施形態によれば、第２波長変換層は、例えば、２０μｍ以上５０μｍ以下の厚さを有する。また、第１波長変換層は、例えば、２０μｍ以上１００μｍ以下の厚さ、又は、０．１μｍ未満の厚さを有する。これにより、例えば、５００ｇ／ｍ２以下の光電変換装置が提供され得る。そのため、本実施形態に係る光電変換装置が成層圏を飛行する飛行体に搭載されることで、当該飛行体の飛行可能距離及び／又は飛行可能時間が向上する。
本実施形態に係る光電変換装置によれば、例えば、単位質量当たりの発電効率に優れた太陽光発電装置が実現され得る。太陽光発電装置は、二酸化炭素の排出量の少ない発電方法として知られている。また、太陽光発電装置は、例えば、災害現場へ持ち込まれ、被災者へのエネルギー供給に利用される。そのため、本実施形態に係る光電変換装置は、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」又は目標１３「気候変動に具体的な対策を」などの達成に貢献できる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
本明細書において、数値範囲が「Ａ～Ｂ」と表記される場合、当該表記はＡ以上Ｂ以下を意味する。また、「置換又は非置換」とは、「任意の置換基で置換されている、又は、置換基で置換されていない」ことを意味する。上記の置換基の種類は、明細書中で言及されない限り、特に制限されない。また、上記の置換基の個数は、明細書中で言及されない限り、特に制限されない。
（飛行体１００の概要）
図１は、飛行体１００のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、飛行体１００は、発電システム１１０と、電力制御回路１２０と、蓄電装置１２２と、１又は複数の電動機１３０と、１又は複数のプロペラ１４０と、１又は複数のセンサ１５０と、制御装置１６０とを備える。本実施形態において、発電システム１１０は、１又は複数の太陽光発電モジュール１１２を有する。
図１は、飛行体１００のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、飛行体１００は、発電システム１１０と、電力制御回路１２０と、蓄電装置１２２と、１又は複数の電動機１３０と、１又は複数のプロペラ１４０と、１又は複数のセンサ１５０と、制御装置１６０とを備える。本実施形態において、発電システム１１０は、１又は複数の太陽光発電モジュール１１２を有する。
本実施形態において、飛行体１００は、発電システム１１０が発生させた電気エネルギーを利用して飛行する。本実施形態において、発電システム１１０が発生させた電気エネルギーは、蓄電装置１２２に蓄積され得る。飛行体１００は、蓄電装置１２２に蓄電された電気エネルギーを利用して飛行してもよい。飛行体１００としては、飛行機、飛行船又は風船、気球、ヘリコプター、ドローンなどが例示される。
本実施形態において、発電システム１１０は、電力を発生させる。本実施形態において、発電システム１１０は、電力制御回路１２０を介して、蓄電装置１２２及び／又は電動機１３０に電力を供給する。
本実施形態において、太陽光発電モジュール１１２は、太陽光発電モジュール１１２に入射した光の光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、電力を発生させる。太陽光発電モジュール１１２の詳細は後述される。
本実施形態において、蓄電装置１２２は、電気エネルギーを蓄積する（蓄電装置１２２の充電と称される場合がる）。例えば、蓄電装置１２２は、発電システム１１０は、電力を発生させた電気エネルギーを蓄積する。また、蓄電装置１２２は、蓄積された電気エネルギーを放出する（蓄電装置１２２の放電と称される場合がある）。例えば、蓄電装置１２２は、電動機１３０に電力を供給する。蓄電装置１２２は、二次電池を備えてよい。
本実施形態において、電力制御回路１２０は、発電システム１１０が発生させた電力の出力を制御する。電力制御回路１２０は、蓄電装置１２２の電力の入力及び出力を制御してもよい。一実施形態において、電力制御回路１２０は、発電システム１１０が発生させた電力を蓄電装置１２２及び／又は電動機１３０に供給する。他の実施形態において、電力制御回路１２０は、蓄電装置１２２に蓄積された電力を電動機１３０に供給する。電力制御回路１２０は、制御装置１６０からの命令に基づいて、上記の電力の入力及び／又は出力を制御してよい。電力制御回路１２０は、例えば、制御装置１６０からの制御信号に基づいて動作する１以上のスイッチング素子を備える。電力制御回路１２０は、制御装置１６０からの制御信号に基づいて動作する１以上の電力変換装置を備えてもよい。
本実施形態において、電動機１３０は、電力制御回路１２０を介して、発電システム１１０及び／又は蓄電装置１２２から電気エネルギーを受領する。電動機１３０は、発電システム１１０及び／又は蓄電装置１２２から受領した電気エネルギーを利用して、プロペラ１４０を回転させる。これにより、電動機１３０は、発電システム１１０が発生させた電気エネルギーを利用して、飛行体１００の推進力を発生させることができる。
本実施形態において、センサ１５０は、飛行体１００の位置及び姿勢に関する各種の物理量を測定する。飛行体１００の位置及び姿勢に関する各種の物理量を測定するためのセンサとしては、ＧＰＳ信号受信機、加速度センサ、角加速度センサ、ジャイロセンサなどが例示される。センサ１５０は、発電システム１１０及び／又は蓄電装置１２２の状態に関する各種の物理量を測定してよい。発電システム１１０及び／又は蓄電装置１２２の状態に関する各種の物理量を測定するためのセンサとしては、温度センサ、電流センサ、電圧センサなどが例示される。
本実施形態において、制御装置１６０は、飛行体１００を制御する。制御装置１６０は、電力制御回路１２０を制御することで、発電システム１１０の電力の出力を制御してよい。例えば、制御装置１６０は、発電システム１１０の出力電力、出力電流、出力電圧などを制御する。制御装置１６０は、電力制御回路１２０を制御することで、蓄電装置１２２の電力の入出力を制御してよい。例えば、制御装置１６０は、蓄電装置１２２の出力電力、出力電流、出力電圧、入力電力、入力電流、入力電圧などを制御する。これにより、制御装置１６０は、飛行体１００の位置及び姿勢を制御することができる。制御装置１６０は、センサ１５０からの出力に基づいて電力制御回路１２０を制御することで、飛行体１００の位置及び姿勢を制御してよい。
発電システム１１０は、光電変換装置の一例であってよい。太陽光発電モジュール１１２は、光電変換装置の一例であってよい。電動機１３０は、推進力発生装置の一例であってよい。
（太陽光発電モジュール１１２の概要）
図２は、太陽光発電モジュール１１２の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、太陽光発電モジュール１１２は、例えば、表面２２２と、裏面２２４とを有する。本実施形態において、太陽光発電モジュール１１２は、例えば、表面保護層２３２と、封止層２３４と、裏面保護層２３６と、光電変換セル２４０とを備える。本実施形態において、光電変換セル２４０は、例えば、表面２４２と、裏面２４４と、表面２４２及び裏面２４４を連結する側面２４６とを有する。本実施形態において、光電変換セル２４０は、例えば、ｎ型半導体層２５２と、ｐ型半導体層２５４と、受光面電極２５６と、裏面電極２５８と、正極端子２６２と、負極端子２６４とを備える。
図２は、太陽光発電モジュール１１２の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、太陽光発電モジュール１１２は、例えば、表面２２２と、裏面２２４とを有する。本実施形態において、太陽光発電モジュール１１２は、例えば、表面保護層２３２と、封止層２３４と、裏面保護層２３６と、光電変換セル２４０とを備える。本実施形態において、光電変換セル２４０は、例えば、表面２４２と、裏面２４４と、表面２４２及び裏面２４４を連結する側面２４６とを有する。本実施形態において、光電変換セル２４０は、例えば、ｎ型半導体層２５２と、ｐ型半導体層２５４と、受光面電極２５６と、裏面電極２５８と、正極端子２６２と、負極端子２６４とを備える。
本実施形態において、表面保護層２３２は、波長変換材料２７２を含む。表面保護層２３２は、波長変換材料２７２からなるフィルム又はコーティングであってもよく、波長変換材料２７２及び樹脂材料を含むフィルム又はコーティングであってもよい。
本実施形態において、封止層２３４は、波長変換材料２７４を含む。封止層２３４は、波長変換材料２７４からなるフィルム又はコーティングであってもよく、波長変換材料２７２及び樹脂材料を含むフィルム又はコーティングであってもよい。
本実施形態において、表面保護層２３２は、封止層２３４を外部環境から保護する。表面保護層２３２は、例えば、酸素から封止層２３４を保護する。表面保護層２３２は、例えば、温度変化又は低温から封止層２３４を保護する。表面保護層２３２は、例えば、気圧の変化、風圧などによる衝撃から封止層２３４を保護する。
本実施形態において、表面保護層２３２は、封止層２３４の２つの面のうち、封止層２３４が光電変換セル２４０に接する面（図中、下側の面である。）の反対側の面（図中、上側の面である。）の側に配される。封止層２３４の２つの面は、封止層２３４の厚さ方向に略垂直な面であってよい。
より具体的には、表面保護層２３２は、封止層２３４よりも、光が入射する側に配される。一実施形態において、表面保護層２３２は、封止層２３４の光が入射する側の面に接して配される。他の実施形態において、表面保護層２３２と、封止層２３４との間に他の層が介在してもよい。これにより、本実施形態によれば、表面保護層２３２、封止層２３４の順に光が入射する。
表面保護層２３２の厚さは、２０μｍ以上２００μｍ以下であってよい。表面保護層２３２の厚さは、２０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、太陽光発電モジュール１１２の質量が小さくなる。表面保護層２３２の厚さは、表面保護層２３２の質量が５００ｇ／ｍ２以下となるように決定されてよい。表面保護層２３２の厚さは、表面保護層２３２及び封止層２３４の質量が８００ｇ／ｍ２以下となるように決定されてよい。表面保護層２３２の厚さは、太陽光発電モジュール１１２の質量が１２００ｇ／ｍ２以下となるように決定されてよい。表面保護層２３２の厚さは、太陽光発電モジュール１１２の質量が５００ｇ／ｍ２以下となるように決定されてもよい。上記の太陽光発電モジュール１１２の質量は、太陽光発電モジュール１１２の設置面積当たりの質量であってもよく、太陽光発電パネルの面積当たりの質量であってもよい。
（表面保護層２３２の組成）
本実施形態において、表面保護層２３２は、樹脂材料（図示されていない）と、波長変換材料２７２とを含む。波長変換材料２７２の詳細は後述される。
本実施形態において、表面保護層２３２は、樹脂材料（図示されていない）と、波長変換材料２７２とを含む。波長変換材料２７２の詳細は後述される。
上記の樹脂材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（Ｕ－ＰＥ）、ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、及び、シリコーン樹脂（ＳＩ）からなる群から選択される少なくとも一種が例示される。超高分子量ポリエチレン（Ｕ－ＰＥ）の分子量は、１００万～７００万程度であってよい。フッ素系樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）ポリクロロトリフルオロエチレン（PＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などが例示される。
ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）は、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂と称される場合がある。パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）は、四フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂と称される場合がある。エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）は、三フッ化塩化エチレン・エチレン共重合樹脂と称される場合がある。
（表面保護層２３２の光学的特性）
表面保護層２３２は、空気又は大気と同程度の屈折率を有することが好ましい。表面保護層２３２は、例えば、成層圏環境における空気又は大気と同程度の屈折率を有する。表面保護層２３２としては、屈折率が１．４５～１．４６程度のガラス、屈折率が１．４２程度の樹脂などが例示される。屈折率が１．４２程度の樹脂としては、エチレン－テトラフルオロエチレン樹脂（ＥＴＦＥ樹脂）が例示される。
表面保護層２３２は、空気又は大気と同程度の屈折率を有することが好ましい。表面保護層２３２は、例えば、成層圏環境における空気又は大気と同程度の屈折率を有する。表面保護層２３２としては、屈折率が１．４５～１．４６程度のガラス、屈折率が１．４２程度の樹脂などが例示される。屈折率が１．４２程度の樹脂としては、エチレン－テトラフルオロエチレン樹脂（ＥＴＦＥ樹脂）が例示される。
表面保護層２３２は、紫外線に対して実質的に透明であることが好ましい。表面保護層２３２における、波長が２００ｎｍ～４５０ｎｍの光の透過率は、９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。上記の透過率は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計により測定される。
表面保護層２３２は、可視光線及び／又は近赤外線に対して実質的に透明であることが好ましい。表面保護層２３２における、波長が３８０ｎｍ～７８０ｎｍの光の透過率は、９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。表面保護層２３２における、波長が８００ｎｍ～１６００ｎｍの光の透過率は、９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。上記の透過率は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計により測定される。
（表面保護層２３２の物性）
本実施形態において、表面保護層２３２としては、成層圏環境試験において半年～２年程度の耐久性を有する材料が用いられる。成層圏環境の温度としては、－８８度～５０度が例示される。成層圏環境の気圧としては、２ｋＰａ～１０１．３ｋＰａが例示される。成層圏環境の平均気圧としては、５ｋＰａ以下が例示される。成層圏環境の湿度としては、０％ＲＨ～地上湿度が例示される。成層圏環境において照射される紫外線としては、ＵＶ－Ａ、ＵＶ－Ｂ及びＵＶ－Ｃが例示される。成層圏環境におけるオゾン濃度としては、２ｐｐｍ～８ｐｐｍが例示される。成層圏環境においては、水が存在してよい。
本実施形態において、表面保護層２３２としては、成層圏環境試験において半年～２年程度の耐久性を有する材料が用いられる。成層圏環境の温度としては、－８８度～５０度が例示される。成層圏環境の気圧としては、２ｋＰａ～１０１．３ｋＰａが例示される。成層圏環境の平均気圧としては、５ｋＰａ以下が例示される。成層圏環境の湿度としては、０％ＲＨ～地上湿度が例示される。成層圏環境において照射される紫外線としては、ＵＶ－Ａ、ＵＶ－Ｂ及びＵＶ－Ｃが例示される。成層圏環境におけるオゾン濃度としては、２ｐｐｍ～８ｐｐｍが例示される。成層圏環境においては、水が存在してよい。
表面保護層２３２は、成層圏環境を飛行する飛行体の翼面形状に沿って配置可能な程度の柔軟性を有することが好ましい。表面保護層２３２は、飛行体が成層圏環境を飛行する際に生じるたわみ及び／又は振動に対応可能な程度の柔軟性を有することが好ましい。
本実施形態において、封止層２３４は、光電変換セル２４０を封止する。封止層２３４は、例えば、酸素及び水分から光電変換セル２４０を保護する。封止層２３４は、光電変換セル２４０の一部を封止してもよく、光電変換セル２４０の全体を封止してもよい。一実施形態において、封止層２３４は、光電変換セル２４０の表面２４２の少なくとも一部を覆うように配される。他の実施形態において、封止層２３４は、光電変換セル２４０の側面２４６の少なくとも一部を覆うように配される。
図２に示される実施形態において、封止層２３４は、光電変換セル２４０の全体を封止する。この場合、光電変換セル２４０の表面２４２と、表面保護層２３２との間に封止層２３４の一部が配される。同様に、光電変換セル２４０の裏面２４４と、裏面保護層２３６との間に封止層２３４の一部が配される。
封止層２３４の厚さは、２０μｍ以上４００μｍ以下であってよい。封止層２３４の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。これにより、太陽光発電モジュール１１２の質量が小さくなる。封止層２３４の厚さは、封止層２３４の質量が８００ｇ／ｍ２以下となるように決定されてよい。封止層２３４の厚さは、表面保護層２３２及び封止層２３４の質量が１０００ｇ／ｍ２以下となるように決定されてよい。封止層２３４の厚さは、太陽光発電モジュール１１２の質量が１２００ｇ／ｍ２以下となるように決定されてよい。封止層２３４の厚さは、太陽光発電モジュール１１２の質量が５００ｇ／ｍ２以下となるように決定されてもよい。上記の太陽光発電モジュール１１２の質量は、太陽光発電モジュール１１２の設置面積当たりの質量であってもよく、太陽光発電パネルの面積当たりの質量であってもよい。
（封止層２３４の組成）
本実施形態において、封止層２３４は、樹脂材料（図示されていない。）と、波長変換材料２７４とを含む。本実施形態において、封止層２３４の樹脂材料と、表面保護層２３２の樹脂材料とは、種類及び／又は組成が異なる。波長変換材料２７４の詳細は後述される。
本実施形態において、封止層２３４は、樹脂材料（図示されていない。）と、波長変換材料２７４とを含む。本実施形態において、封止層２３４の樹脂材料と、表面保護層２３２の樹脂材料とは、種類及び／又は組成が異なる。波長変換材料２７４の詳細は後述される。
上記の樹脂材料としては、太陽電池の封止材として公知の各種の材料が用いられる。上記の樹脂材料としては、エチレン－酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、シリコーン樹脂（ＳＩ）、及び、アイオノマー樹脂から選択される少なくとも一種が例示される。
（封止層２３４の光学的特性）
封止層２３４は、表面保護層２３２よりも大きな屈折率を有してよい。これにより、反射損失が抑制される。封止層２３４の材質としては、屈折率が１．５～１．６程度の樹脂が例示される。屈折率が１．５～１．６程度の樹脂としては、エチレン－酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）が例示される。
封止層２３４は、表面保護層２３２よりも大きな屈折率を有してよい。これにより、反射損失が抑制される。封止層２３４の材質としては、屈折率が１．５～１．６程度の樹脂が例示される。屈折率が１．５～１．６程度の樹脂としては、エチレン－酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）が例示される。
封止層２３４は、紫外線に対して実質的に透明であることが好ましい。封止層２３４における、波長が２００ｎｍ～４５０ｎｍの光の透過率は、８０％以上であってよい。上記の透過率は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計により測定される。
封止層２３４は、可視光線及び／又は近赤外線に対して実質的に透明であることが好ましい。封止層２３４における、波長が３８０ｎｍ～７８０ｎｍの光の透過率は、８０％以上であってよい。封止層２３４における、波長が８００ｎｍ～１６００ｎｍの光の透過率は、８０％以上であってよい。上記の透過率は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計により測定される。
本実施形態において、裏面保護層２３６は、封止層２３４の２つの面のうち、表面保護層２３２が配される面の反対側の面に配される。封止層２３４の２つの面は、封止層２３４の厚さ方向に略垂直な面であってよい。裏面保護層２３６は、封止層２３４と、飛行体１００の翼面２０との間に配される。
一実施形態において、裏面保護層２３６は、封止層２３４の翼面２０の側の面に接して配される。他の実施形態において、裏面保護層２３６と、封止層２３４との間に他の層が介在してもよい。
一実施形態において、裏面保護層２３６は、翼面２０に接して配される。他の実施形態において、裏面保護層２３６と、翼面２０との間に他の層が介在してもよい。
本実施形態において、裏面保護層２３６は、太陽光発電モジュール１１２と、飛行体１００の翼面２０とを接着する。裏面保護層２３６の材質及び形状は、特に限定されない。裏面保護層２３６としては、接着剤、接着剤及び樹脂材料を含む接着層、粘着剤、粘着剤及び樹脂材料を含む粘着層などが例示される。
光電変換セル２４０は、入射した光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する。光電変換セル２４０としては、公知の任意の構造を有するセルが用いられる。光電変換セル２４０としては、シリコン系の光起電力素子、ＩＩＩ－Ｖ系の光起電力素子、ペロブスカイト型の光起電力素子、ＣＩＳ太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池、色素増感起電素子、有機薄膜光起電素子などが例示される。
本実施形態において、ｎ型半導体層２５２は、ｎ型半導体を含む。本実施形態において、ｐ型半導体層２５４は、ｐ型半導体を含む。本実施形態において、受光面電極２５６は、ｎ型半導体と電気的に接続される。受光面電極２５６は、フィンガー領域及びバスバー領域を有する櫛型電極であってよい。本実施形態において、裏面電極２５８は、ｐ型半導体層２５４と電気的に接続される。本実施形態において、正極端子２６２は、裏面電極２５８と電気的に接続される。本実施形態において、負極端子２６４は、受光面電極２５６と電気的に接続される。
本実施形態において、波長変換材料２７２は、光の波長を変換する。波長変換材料２７２は、例えば、１００ｎｍ～５００ｎｍの光の少なくとも一部を、異なる波長の光に変換する。波長変換材料２７２は、１００ｎｍ～４００ｎｍの光の少なくとも一部を、異なる波長の光に変換してよい。
本実施形態において、波長変換材料２７２は、太陽光発電モジュール１１２に入射した光により励起し、特定の波長を有する光を発する。波長変換材料２７２は、例えば、第２波長領域の光により励起し、当該励起光よりも波長の長い光を発する。第２波長領域は、例えば、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲に含まれる第４波長領域を含む。第２波長領域及び第４波長領域の詳細は後述される。
一実施形態において、波長変換材料２７２は、光電変換素子による変換効率が比較的良好な波長の光を発する。波長変換材料２７２は、例えば、３８０ｎｍ以上の波長を有する光を発する。波長変換材料２７２は、４００ｎｍ以上の波長を有する光を発してもよい。他の実施形態において、波長変換材料２７２は、波長変換材料２７４の励起帯に含まれる波長の光を発する。
波長変換材料２７２は、例えば、波長１００～５００ｎｍに励起帯を有し、波長３８０～７８０ｎｍに発光ピークを有する１種以上の材料を含む。２種以上の波長変換材料２７２が併用されてもよい。波長変換材料２７２は、青色（波長４４０～４８０ｎｍ）に発光する材料を含んでもよく、緑色（波長５００～５４０ｎｍ）に発光する材料を含んでもよく、黄色（波長５４０～５９５ｎｍ）に発光する材料を含んでもよく、赤色（波長６００～７００ｎｍ）に発光する材料を含んでもよい。
本実施形態において、波長変換材料２７２は、無機蛍光体及び有機蛍光体の少なくとも一方を含む。波長変換材料２７２としては、有機色素、希土類錯体、発光イオンがドープされた無機結晶若しくはガラス、無機蛍光体ナノ粒子、量子ドット、酸化物蛍光体ナノ粒子などが例示される。量子ドットは、量子閉じ込め効果（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ）を有するサイズの半導体粒子であってよい。
波長変換材料２７２は、無機蛍光体を含んでよい。無機蛍光体としては、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、塩化物蛍光体、酸塩化物蛍光体、硫化物蛍光体、ハロゲン化物蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩化物蛍光体及びシリカ系蛍光体からなる群より選択される少なくとも１種が例示される。シリカ系蛍光体は、蛍光発光材料の母体の主成分としてシリカが用いられた蛍光体であり、シリカ系蛍光体としては、粒子状シリカとユーロピウム化合物を含む複合酸化物が例示される。シリカ系蛍光体は、アルミニウム及びユーロピウムを含んでもよい。
無機蛍光体は、有機蛍光体と比較して、成層圏環境における耐久性に優れる。無機蛍光体は、有機蛍光体と比較して、耐候性、及び／又は、紫外線に対する耐久性に優れる。本実施形態によれば、波長変換材料２７２を含む表面保護層２３２が、波長変換材料２７４を含む封止層２３４よりも外側に配される。これにより、例えば、波長変換材料２７２が、紫外線領域の光を当該光よりも波長の長い光に変換する場合、波長変換材料２７４が曝される紫外線量が低減する。
波長３００～４４０ｎｍの紫外線～近紫外線の領域に励起帯を有し、青色の光を発する無機蛍光体としては、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋などが例示される。波長３００～４４０ｎｍの紫外線～近紫外線の領域に励起帯を有し、緑色の光を発する無機蛍光体としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉＯＮ：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋などが例示される。波長３００～４４０ｎｍの紫外線～近紫外線の領域に励起帯を有し、黄色の光を発する無機蛍光体としては、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１:Ｃｅ３＋などが例示される。波長３００～４４０ｎｍの紫外線～近紫外線の領域に励起帯を有し、赤色の光を発する無機蛍光体としては、ＭｇＳｒ３Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋などが例示される。
波長４４０～４８０ｎｍの青色の領域に励起帯を有し、緑色の光を発する無機蛍光体としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉＯＮ：Ｅｕ２＋、β－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋などが例示される。波長４４０～４８０ｎｍの青色の領域に励起帯を有し、黄色の光を発する無機蛍光体としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などが例示される。波長４４０～４８０ｎｍの青色の領域に励起帯を有し、赤色の光を発する無機蛍光体としては、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、α－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋などが例示される。
表面保護層２３２における波長変換材料２７２の含有量は、１０質量％以下であってよく、１～８質量％であることが好ましい。波長変換材料２７２の含有量が上記の数値範囲内である場合、例えば、表面保護層２３２の厚さが２０μｍ以上５０μｍ以下であっても、光電変換セル２４０の変換効率を向上させるのに十分な量の紫外線を、可視光線又は近赤外線に変換することができる。
波長変換材料２７２の含有量は、紫外線の表面保護層２３２の透過率を考慮して決定されてもよい。波長変換材料２７２の含有量は、紫外線の表面保護層２３２の透過率が９０％以上となるように決定されてよい。波長変換材料２７２の含有量は、例えば、波長が２５０ｎｍ～１６００ｎｍの光の表面保護層２３２の透過率が９０％以上となるように決定される。上記の透過率は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計により測定される。表面保護層２３２は、波長変換材料２７２を含有する層の一例であってよい。
本実施形態において、波長変換材料２７４は、光の波長を変換する。波長変換材料２７４は、例えば、１００ｎｍ～５００ｎｍの光の少なくとも一部を、異なる波長の光に変換する。波長変換材料２７４は、１００ｎｍ～４００ｎｍの光の少なくとも一部を、異なる波長の光に変換してよい。
本実施形態において、波長変換材料２７４は、太陽光発電モジュール１１２に入射した光及び／又は波長変換材料２７２が発した光により励起し、特定の波長を有する光を発する。波長変換材料２７４は、第１波長領域の光により励起し、当該励起光よりも波長の長い光を発する。第１波長領域は、例えば、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲に含まれる第３波長領域を含む。第１波長領域及び第３波長領域の詳細は後述される。
第１波長領域の上限値は、例えば、上述された第２波長領域の上限値と異なる。第１波長領域の下限値は、例えば、上述された第２波長領域の下限値と異なる。第３波長領域の上限値は、例えば、上述された第４波長領域の上限値と異なる。第３波長領域の下限値は、例えば、上述された第４波長領域の下限値と異なる。
一実施形態において、波長変換材料２７４の最大励起波長と、波長変換材料２７２の最大励起波長とが異なる。他の実施形態において、波長変換材料２７４の最大蛍光波長と、波長変換材料２７２の最大蛍光波長とが異なる。
一実施形態において、波長変換材料２７４は、波長変換材料２７２により波長が変換される光よりも長波長側の光の波長を変換してよい。例えば、波長変換材料２７４は、波長変換材料２７２よりも長波長側に励起帯を有する。他の実施形態において、波長変換材料２７４は、波長変換材料２７２により波長が変換される光よりも短波長側の光の波長を変換してよい。例えば、波長変換材料２７４は、波長変換材料２７２よりも短波長側に励起帯を有する。波長変換材料２７２は、上述された第２波長変換材料と同様の構成を有してよく、波長変換材料２７４は、上述された第１波長変換材料と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、波長変換材料２７４は、光電変換素子による変換効率が比較的良好な波長の光を発する。波長変換材料２７４は、例えば、３８０ｎｍ以上の波長を有する光を発する。波長変換材料２７４は、４００ｎｍ以上の波長を有する光を発してもよい。これにより、光電変換セル２４０の変換効率が向上する。
波長変換材料２７４は、例えば、波長１００～５００ｎｍに励起帯を有し、波長３８０～７８０ｎｍに発光ピークを有する１種以上の材料を含む。２種以上の波長変換材料２７４が併用されてもよい。波長変換材料２７４は、青色（波長４４０～４８０ｎｍ）に発光する材料を含んでもよく、緑色（波長５００～５４０ｎｍ）に発光する材料を含んでもよく、黄色（波長５４０～５９５ｎｍ）に発光する材料を含んでもよく、赤色（波長６００～７００ｎｍ）に発光する材料を含んでもよい。
本実施形態において、波長変換材料２７４は、無機蛍光体及び有機蛍光体の少なくとも一方を含む。波長変換材料２７４としては、有機色素、希土類錯体、発光イオンがドープされた無機結晶若しくはガラス、無機蛍光体ナノ粒子、量子ドット、酸化物蛍光体ナノ粒子などが例示される。量子ドットは、量子閉じ込め効果（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ）を有するサイズの半導体粒子であってよい。
波長変換材料２７４は、波長変換材料２７２に関連して説明された無機蛍光体と同様の無機蛍光体を含んでよい。波長変換材料２７４は、有機蛍光体を含んでよい。有機蛍光体としては、有機色素、発光性希土類錯体などが例示される。発光性希土類錯体としては、Ｅｕ（ＩＩＩ）錯体などのランタニド錯体が例示される。
封止層２３４における波長変換材料２７４の含有量は、１０質量％以下であってよく、１～８質量％であることが好ましい。波長変換材料２７４の含有量が上記の数値範囲内である場合、例えば、封止層２３４の厚さが２０μｍ以上１００μｍ以下であっても、光電変換セル２４０の変換効率を向上させるのに十分な量の紫外線を、可視光線又は近赤外線に変換することができる。これにより、例えば、地上における変換効率が２％以上向上し得る。また、成層圏環境における変換効率が４％以上向上し得る。
波長変換材料２７４の含有量は、紫外線の封止層２３４の透過率を考慮して決定されてもよい。波長変換材料２７４の含有量は、例えば、波長が２５０ｎｍ～１６００ｎｍの光の封止層２３４の透過率が９０％以上となるように決定される。波長変換材料２７４の含有量は、波長が２５０ｎｍ～１６００ｎｍの光の封止層２３４の透過率が８０％以上となるように決定されてもよい。上記の透過率は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計により測定される。封止層２３４は、波長変換材料２７４を含有する層の一例であってよい。一実施形態において、紫外線の封止層２３４の透過率が８０％以上であり、紫外線の表面保護層２３２の透過率が９０％以上である。他の実施形態において、紫外線の封止層２３４の透過率が９０％以上であり、紫外線の表面保護層２３２の透過率が９０％以上である。
表面保護層２３２は、第２波長変換層の一例であってよい。表面保護層２３２に含まれる樹脂材料は、第２樹脂の一例であってよい。封止層２３４は、第１波長変換層の一例であってよい。封止層２３４に含まれる樹脂材料は、第１樹脂の一例であってよい。光電変換セル２４０は、光電変換素子の一例であってよい。波長変換材料２７２は、第２波長変換材料の一例であってよい。波長変換材料２７４は、第１波長変換材料の一例であってよい。
（別実施形態の一例）
本実施形態においては、太陽光発電モジュール１１２が光閉じ込め構造を備えない場合を例として、太陽光発電モジュール１１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール１１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、太陽光発電モジュール１１２は、太陽光発電モジュール１１２の内部に効率よく光を閉じ込めるための光閉じ込め構造を備えてよい。
本実施形態においては、太陽光発電モジュール１１２が光閉じ込め構造を備えない場合を例として、太陽光発電モジュール１１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール１１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、太陽光発電モジュール１１２は、太陽光発電モジュール１１２の内部に効率よく光を閉じ込めるための光閉じ込め構造を備えてよい。
例えば、太陽光発電モジュール１１２は、光が入射する側（外側と称される場合がある。）の面に微細な凹凸構造を有する。例えば、太陽光発電モジュール１１２は、表面２２２及び裏面２２４を連結する側面に、太陽光発電モジュール１１２の内部から太陽光発電モジュール１１２の外部に向かって進行する光を反射する反射部を有する。例えば、太陽光発電モジュール１１２は、裏面保護層２３６及び封止層２３４の間、裏面保護層２３６及び封止層２３４の界面、又は、裏面保護層２３６の裏面２２４側の面に、太陽光発電モジュール１１２の内部から太陽光発電モジュール１１２の外部に向かって進行する光を反射する反射部を有する。裏面保護層２３６が上記の反射層として機能してもよい。
光閉じ込め構造は、紫外線に対応する波長領域の光を閉じ込めるように構成されてよい。これにより、紫外線が効率よく波長変換され得る。その結果、太陽光発電モジュール１１２の発電効率が向上する。光閉じ込め構造は、光電変換セル２４０による変換効率の比較的大きな波長領域の光を閉じ込めるように構成されてよい。これにより、太陽光発電モジュール１１２の発電効率が向上する。
本実施形態においては、光電変換セル２４０がｐｎ接合を利用して発電する場合を例として、光電変換セル２４０の詳細が説明された。しかしながら、光電変換セル２４０は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、例えば、光電変換セル２４０は、ｐｉｎ接合を利用して発電する。
本実施形態においては、光電変換セル２４０の表面２４２の側に受光面電極２５６が配される場合を例として、光電変換セル２４０の詳細が説明された。しかしながら、光電変換セル２４０は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、例えば、光電変換セル２４０は、表面２４２の側に電極を有しない裏面電極型の構造を有してよい。
本実施形態においては、太陽光発電モジュール１１２及び光電変換セル２４０が片面受光型の構造を有する場合を例として、太陽光発電モジュール１１２及び光電変換セル２４０の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール１１２及び光電変換セル２４０は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、太陽光発電モジュール１１２及び光電変換セル２４０の少なくとも一方は、両面受光型の構造を有してよい。
本実施形態においては、封止層２３４が光電変換セル２４０の全体を封止する場合を例として、太陽光発電モジュール１１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール１１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、封止層２３４は、光電変換セル２４０の一部を封止する。例えば、光電変換セル２４０は、封止層２３４及び裏面保護層２３６により封止される。例えば、光電変換セル２４０は、光電変換セル２４０の裏面２４４と、裏面保護層２３６とが接するように配される。また、封止層２３４が、光電変換セル２４０を覆うように配される。これにより、光電変換セル２４０の表面２４２及び側面２４６が、封止層２３４により封止される。
図３及び図４を用いて、太陽光発電モジュール１１２の他の例である太陽光発電モジュール３１２の詳細が説明される。太陽光発電モジュール３１２は、表面保護層２３２よりも波長変換材料２７２の含有量の大きな他の層を備える点で、太陽光発電モジュール１１２と相違する。例えば、太陽光発電モジュール３１２は、波長変換材料２７２が表面保護層２３２とは異なる層に配される点で、太陽光発電モジュール１１２と相違する。
図３は、太陽光発電モジュール３１２の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、太陽光発電モジュール３１２は、表面保護層２３２の外側に、波長変換材料２７２を含む変換層３３０を備える点と、表面保護層２３２が波長変換材料２７２を含まない点とにおいて、太陽光発電モジュール１１２と相違する。その他の特徴に関し、太陽光発電モジュール３１２は、太陽光発電モジュール１１２と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、変換層３３０は、樹脂材料（図示されていない）と、波長変換材料２７２とを含む。本実施形態において、変換層３３０の樹脂材料と、封止層２３４の樹脂材料とは、種類及び／又は組成が異なる。本実施形態において、変換層３３０の樹脂材料と、表面保護層２３２の樹脂材料とは、種類及び／又は組成が異なる。変換層３３０の樹脂材料としては、例えば、表面保護層２３２に関連して例示された各種の樹脂が用いられる。
本実施形態において、変換層３３０における波長変換材料２７２の含有量は、表面保護層２３２における波長変換材料２７２の含有量より大きくてよい。変換層３３０における波長変換材料２７２の含有量は、１０質量％以下であってよく、１～８質量％であることが好ましい。
変換層３３０は、表面保護層２３２と同様の光学的特性を有してよい。変換層３３０は、表面保護層２３２よりも大きな屈折率を有してよい。この場合において、封止層２３４は、表面保護層２３２よりも大きな屈折率を有してよい。これにより、反射損失が抑制される。変換層３３０の屈折率と、表面保護層２３２の屈折率との差の絶対値は、０．０１以上２．５以下であってよい。上記の差の絶対値は、０．０５以上２以下であってもよく、０．０５以上１以下であってもよく、０．０５以上０．５以下であってもよく、０．０５以上０．１以下であってもよい。表面保護層２３２の屈折率と、封止層２３４の屈折率の差の絶対値は、０．０１以上２．５以下であってよい。上記の差の絶対値は、０．０５以上２以下であってもよく、０．０５以上１以下であってもよく、０．０５以上０．５以下であってもよく、０．０５以上０．１以下であってもよい。
本実施形態において、波長変換材料２７２は、無機蛍光体を含むことが好ましい。波長変換材料２７４は、無機蛍光体及び／又は有機蛍光体を含んでよい。封止層２３４における有機蛍光体の含有量は、変換層３３０における有機蛍光体の含有量より大きくてよい。
封止層２３４は、第１波長変換層の一例であってよい。変換層３３０は、第２波長変換層の一例であってよい。
図４は、太陽光発電モジュール３１２の内部構成の他の例を概略的に示す。本実施形態において、太陽光発電モジュール３１２は、表面保護層２３２と、封止層２３４との間に変換層３３０を備える点で、図３に関連して説明された太陽光発電モジュール３１２と相違する。その他の特徴に関し、本実施形態に係る太陽光発電モジュール３１２は、図３に関連して説明された太陽光発電モジュール３１２と同様の構成を有してよい。
図５及び図６を用いて、太陽光発電モジュール１１２の他の例である太陽光発電モジュール５１２の詳細が説明される。太陽光発電モジュール５１２は、光電変換セル２４０の表面２４２に表面保護層２３２よりも薄いコーティング層５３０を備える点と、表面保護層２３２及び／又は封止層２３４が波長変換材料２７２を含み、コーティング層５３０が波長変換材料２７４を含む点とにおいて、太陽光発電モジュール１１２と相違する。
図５は、太陽光発電モジュール５１２の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、太陽光発電モジュール５１２は、光電変換セル２４０の表面２４２にコーティング層５３０を備える。
本実施形態において、コーティング層５３０は、樹脂材料（図示されていない）と、波長変換材料２７４とを含む。コーティング層５３０の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下であってよい。コーティング層５３０の厚さは、１０μｍ未満であってもよい。コーティング層５３０の厚さは、１μｍ未満であってもよく、０．１μｍ未満であってもよい。コーティング層５３０における波長変換材料２７４の含有量は、５質量％であってよい。
（コーティング層５３０の光学的特性）
コーティング層５３０は、封止層２３４よりも大きな屈折率を有してよい。これにより、反射損失が抑制される。
コーティング層５３０は、封止層２３４よりも大きな屈折率を有してよい。これにより、反射損失が抑制される。
コーティング層５３０は、紫外線に対して実質的に透明であることが好ましい。コーティング層５３０における、波長が２００ｎｍ～４５０ｎｍの光の透過率は、８０％以上であってよい。この場合において、封止層２３４における、波長が２００ｎｍ～４５０ｎｍの光の透過率は、９０％以上であってもよく、９５％以上であってもよい。上記の透過率は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計により測定される。
コーティング層５３０は、可視光線及び／又は近赤外線に対して実質的に透明であることが好ましい。コーティング層５３０における、波長が３８０ｎｍ～７８０ｎｍの光の透過率は、８０％以上であってよい。コーティング層５３０における、波長が８００ｎｍ～１６００ｎｍの光の透過率は、８０％以上であってよい。上記の透過率は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計により測定される。
コーティング層５３０における、波長が２００ｎｍ～４５０ｎｍの光の反射率は、５％未満であってよい。これにより、反射損失が抑制される。
コーティング層５３０は、例えば、下記の手順により作製される。まず、波長変換材料２７４及び溶媒が混合され、波長変換材料２７４のペースト又はスラリーが作製される。次に、上記のペースト又はスラリーが、光電変換セル２４０の表面２４２に塗布される。その後、上記のペースト又はスラリーの乾燥工程が実施される。これにより、光電変換セル２４０の表面２４２にコーティング層５３０が形成される。
本実施形態において、封止層２３４は、光電変換セル２４０の表面２４２に配されたコーティング層５３０と、光電変換セル２４０の側面２４６の少なくとも一部とを覆うように配される。例えば、封止層２３４は、コーティング層５３０と、ｎ型半導体層２５２及びｐ型半導体層２５４の接合部分とを全体的に覆うように配される。
本実施形態において、封止層２３４は、波長変換材料２７２を含む。封止層２３４における波長変換材料２７２の含有量は、１０質量％以下であってよく、８質量％以下であってもよい。封止層２３４における波長変換材料２７２の含有量は、１～８質量％であることが好ましい。
波長変換材料２７２の含有量は、紫外線の封止層２３４の透過率を考慮して決定されてもよい。波長変換材料２７２の含有量は、例えば、波長が２５０ｎｍ～１６００ｎｍの光の封止層２３４の透過率が９０％以上となるように決定される。波長変換材料２７２の含有量は、波長が２５０ｎｍ～１６００ｎｍの光の封止層２３４の透過率が８０％以上となるように決定されてもよい。上記の透過率は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計により測定される。封止層２３４は、波長変換材料２７２を含有する層の一例であってよい。
一実施形態実施形態において、封止層２３４は、波長変換材料２７４の代わりに波長変換材料２７２を含む点を除き、太陽光発電モジュール１１２に関連して説明された封止層２３４と同様の構成を有してもよい。他の実施形態において、封止層２３４は、太陽光発電モジュール１１２に関連して説明された表面保護層２３２と同様の構成を有してもよい。
コーティング層５３０は、第１波長変換層の一例であってよい。封止層２３４は、第２波長変換層の一例であってよい。
図６は、太陽光発電モジュール５１２の内部構成の他の例を概略的に示す。本実施形態において、太陽光発電モジュール５１２は、表面保護層２３２が波長変換材料２７２を含み、封止層２３４が波長変換材料２７２を含まない点で、図５に関連して説明された太陽光発電モジュール５１２と相違する。本実施形態において、封止層２３４は、コーティング層５３０と、表面保護層２３２との間に配される。その他の特徴に関し、本実施形態に係る太陽光発電モジュール５１２は、図５に関連して説明された太陽光発電モジュール５１２と同様の構成を有してよい。
コーティング層５３０は、第１波長変換層の一例であってよい。表面保護層２３２は、第２波長変換層の一例であってよい。封止層２３４は、中間層の一例であってよい。
（別実施形態の一例）
封止層２３４は、波長変換材料２７２を含んでもよく、波長変換材料２７４を含んでもよい。封止層２３４における波長変換材料２７２の含有量は、表面保護層２３２における波長変換材料２７２の含有量より小さくてよい。封止層２３４における波長変換材料２７４の含有量は、コーティング層５３０における波長変換材料２７４の含有量より小さくてよい。
封止層２３４は、波長変換材料２７２を含んでもよく、波長変換材料２７４を含んでもよい。封止層２３４における波長変換材料２７２の含有量は、表面保護層２３２における波長変換材料２７２の含有量より小さくてよい。封止層２３４における波長変換材料２７４の含有量は、コーティング層５３０における波長変換材料２７４の含有量より小さくてよい。
本実施形態においては、表面保護層２３２及び封止層２３４が接する場合を例として、太陽光発電モジュール５１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール５１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、表面保護層２３２及び封止層２３４の間に他の層が介在してよい。
本実施形態においては、波長変換材料２７２が表面保護層２３２に含まれる場合を例として、太陽光発電モジュール５１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール５１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、図３及び図４に関連して説明された実施形態と同様に、太陽光発電モジュール５１２は、波長変換材料２７２を含む変換層３３０を備えてよい。この場合、表面保護層２３２は、波長変換材料２７２を含まなくてもよい。波長変換材料２７２における波長変換材料２７２の含有量は、変換層３３０における波長変換材料２７２の含有量より小さくてもよい。
図７、図８及び図９を用いて、太陽光発電モジュール１１２の他の例の詳細が説明される。図７、図８及び図９に関連して説明される実施形態によれば、両面受光型の太陽光発電モジュールが提供される。
図７は、太陽光発電モジュール７１２の内部構成の一例を概略的に示す。太陽光発電モジュール７１２は、図２に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール１１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールであってよい。太陽光発電モジュール７１２は、両面受光型の構造を有する点を除き、太陽光発電モジュール１１２と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、太陽光発電モジュール７１２は、表面保護層２３２、封止層２３４及び裏面保護層７３２がこの順に積層される点で、太陽光発電モジュール１１２と相違する。裏面保護層７３２は、波長変換材料２７２を含む。裏面保護層７３２は、表面保護層２３２と同様の構成を有してよい。
一実施形態において、太陽光発電モジュール７１２は、裏面保護層２３６を備え、裏面保護層２３６により翼面２０と接着される。他の実施形態において、太陽光発電モジュール７１２は、裏面保護層２３６を備えなくてよい。
太陽光発電モジュール７１２は、光電変換装置の一例であってよい。表面保護層２３２は、第２波長変換層の一例であってよい。封止層２３４は、第１波長変換層の一例であってよい。裏面保護層７３２は、第２波長変換層の一例であってよい。裏面保護層７３２に含まれる樹脂材料は、第２樹脂の一例であってよい。
図８は、太陽光発電モジュール８１２の内部構成の一例を概略的に示す。太陽光発電モジュール８１２は、図４に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール３１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールであってよい。太陽光発電モジュール８１２は、両面受光型の構造を有する点を除き、太陽光発電モジュール３１２と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、太陽光発電モジュール８１２は、表面保護層２３２、変換層３３０、封止層２３４、変換層８３０及び裏面保護層７３２がこの順に積層される点で、太陽光発電モジュール３１２と相違する。変換層８３０は、波長変換材料２７２を含む。変換層８３０は、変換層３３０と同様の構成を有してよい。
一実施形態において、太陽光発電モジュール８１２は、裏面保護層２３６を備え、裏面保護層２３６により翼面２０と接着される。他の実施形態において、太陽光発電モジュール８１２は、裏面保護層２３６を備えなくてよい。
太陽光発電モジュール８１２は、光電変換装置の一例であってよい。封止層２３４は、第１波長変換層の一例であってよい。変換層３３０は、第２波長変換層の一例であってよい。変換層８３０は、第２波長変換層の一例であってよい。変換層８３０に含まれる樹脂材料は、第２樹脂の一例であってよい。
（別実施形態の一例）
本実施形態においては、太陽光発電モジュール８１２が、図４に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール３１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールである場合を例として、太陽光発電モジュール８１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール８１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、太陽光発電モジュール８１２は、図３に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール３１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールであってもよい。
本実施形態においては、太陽光発電モジュール８１２が、図４に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール３１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールである場合を例として、太陽光発電モジュール８１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール８１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、太陽光発電モジュール８１２は、図３に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール３１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールであってもよい。
図９は、太陽光発電モジュール９１２の内部構成の一例を概略的に示す。太陽光発電モジュール９１２は、図６に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール５１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールであってよい。太陽光発電モジュール９１２は、両面受光型の構造を有する点を除き、太陽光発電モジュール５１２と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、太陽光発電モジュール９１２は、表面保護層２３２、封止層２３４及び裏面保護層７３２がこの順に積層される点と、光電変換セル２４０の表面２４２の側にコーティング層５３０が配され、光電変換セル２４０の裏面２４４の側にコーティング層９３０が配される点とにおいて、太陽光発電モジュール５１２と相違する。
本実施形態において、表面保護層２３２及び裏面保護層７３２は、波長変換材料２７２を含む。裏面保護層７３２は、表面保護層２３２と同様の構成を有してよい。本実施形態において、コーティング層５３０及びコーティング層９３０は、波長変換材料２７４を含む。コーティング層９３０は、コーティング層５３０と同様の構成を有してよい。
一実施形態において、太陽光発電モジュール９１２は、裏面保護層２３６を備え、裏面保護層２３６により翼面２０と接着される。他の実施形態において、太陽光発電モジュール７１２は、裏面保護層２３６を備えなくてよい。
太陽光発電モジュール９１２は、光電変換装置の一例であってよい。表面保護層２３２は、第２波長変換層の一例であってよい。コーティング層５３０は、第１波長変換層の一例であってよい。裏面保護層７３２は、第２波長変換層の一例であってよい。裏面保護層７３２に含まれる樹脂材料は、第２樹脂の一例であってよい。コーティング層９３０は、第１波長変換層の一例であってよい。コーティング層９３０に含まれる樹脂材料は、第１樹脂の一例であってよい。
（別実施形態の一例）
本実施形態においては、太陽光発電モジュール９１２が、図６に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール５１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールである場合を例として、太陽光発電モジュール９１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール９１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、太陽光発電モジュール９１２は、図５に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール５１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールであってもよい。
本実施形態においては、太陽光発電モジュール９１２が、図６に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール５１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールである場合を例として、太陽光発電モジュール９１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール９１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、太陽光発電モジュール９１２は、図５に関連して説明された片面受光型の太陽光発電モジュール５１２に対応する両面受光型の太陽光発電モジュールであってもよい。
本実施形態においては、表面保護層２３２及び裏面保護層７３２のそれぞれと、封止層２３４とが接する場合を例として、太陽光発電モジュール９１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール９１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、表面保護層２３２及び裏面保護層７３２の少なくとも一方と、封止層２３４との間に他の層が配されてよい。他の層は、変換層３３０と同様の構成を有してよい。
本実施形態においては、表面保護層２３２及び裏面保護層７３２が太陽光発電モジュール９１２の最も外側に配される場合を例として、太陽光発電モジュール９１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール９１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、表面保護層２３２及び裏面保護層７３２の少なくとも一方の外側に他の層が配されてよい。他の層は、変換層３３０と同様の構成を有してよい。
図１０は、太陽光発電モジュール１０１２の内部構成の一例を概略的に示す。太陽光発電モジュール１０１２は、封止層２３４と、光電変換セル２４０の表面２４２との間にコーティング層１０３０が配される点を除き、図２に関連して説明された太陽光発電モジュール１１２と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、コーティング層１０３０は、光電変換セル２４０の表面２４２に接して配される。コーティング層１０３０は、例えば、樹脂材料（図示されていない。）と、ＵＶ吸収材料１０７４とを含む。コーティング層１０３０は、波長変換材料２７４の代わりに又は波長変換材料２７４とともにＵＶ吸収材料１０７４を含む点で、コーティング層５３０と相違する。コーティング層１０３０は、上記の相違点を除き、コーティング層５３０と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、ＵＶ吸収材料１０７４は、紫外線を吸収する。ＵＶ吸収材料１０７４としては、公知の任意のＵＶ吸収剤が用いられる。コーティング層１０３０におけるＵＶ吸収材料１０７４の含有量は、５質量％以下であってよい。
本実施形態において、封止層２３４は、コーティング層１０３０の２つの面のうち、コーティング層１０３０が光電変換セル２４０に接する面（図中、下側の面である。）の反対側の面（図中、上側の面である。）の側に配される。封止層２３４は、光電変換セル２４０の表面２４２に配されたコーティング層１０３０と、光電変換セル２４０の側面２４６の少なくとも一部とを覆うように配される。例えば、封止層２３４は、コーティング層１０３０と、ｎ型半導体層２５２及びｐ型半導体層２５４の接合部分とを全体的に覆うように配される。
本実施形態によれば、太陽光発電モジュール１０１２に入射した光は、まず、波長変換材料２７２を含む層を透過する。上記の層を透過した光は、次に、波長変換材料２７４を含む層を透過する。上記の層を透過した光は、次に、ＵＶ吸収材料１０７４を含む層を透過し、光電変換セル２４０に入射する。本実施形態によれば、波長変換材料２７２を含む層及び波長変換材料２７４を含む層を透過した光の中に紫外線が残存している場合であっても、ＵＶ吸収材料１０７４により当該紫外線が吸収される。これにより、紫外線による光電変換セル２４０の劣化がさらに抑制される。
太陽光発電モジュール１０１２は、光電変換装置の一例であってよい。コーティング層１０３０は、吸収層の一例であってよい。封止層２３４は、変換層の一例であってよい。
（別実施形態の一例）
本実施形態においては、太陽光発電モジュール１０１２が、図２に関連して説明された太陽光発電モジュール１１２に対応する場合を例として、太陽光発電モジュール１０１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール１０１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、太陽光発電モジュール１０１２は、図３～図９に関連して説明された太陽光発電モジュールと同様の構成を有してよい。
本実施形態においては、太陽光発電モジュール１０１２が、図２に関連して説明された太陽光発電モジュール１１２に対応する場合を例として、太陽光発電モジュール１０１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール１０１２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、太陽光発電モジュール１０１２は、図３～図９に関連して説明された太陽光発電モジュールと同様の構成を有してよい。
本実施形態においては、光電変換セル２４０の表面２４２に薄いコーティング層１０３０が配される場合を例として、太陽光発電モジュール１０１２の詳細が説明された。しかしながら、太陽光発電モジュール１０１２は、本実施形態に限定されない。他の実施気体において、光電変換セル２４０の光電変換セル２４０に接して、２０μｍ～１００μｍ、好ましくは２０μｍ～５０μｍの厚さを有し、ＵＶ吸収材料１０７４を含むフィルムが配されてもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
２０ 翼面、１００ 飛行体、１１０ 発電システム、１１２ 太陽光発電モジュール、１２０ 電力制御回路、１２２ 蓄電装置、１３０ 電動機、１４０ プロペラ、１５０ センサ、１６０ 制御装置、２２２ 表面、２２４ 裏面、２３２ 表面保護層、２３４ 封止層、２３６ 裏面保護層、２４０ 光電変換セル、２４２ 表面、２４４ 裏面、２４６ 側面、２５２ ｎ型半導体層、２５４ ｐ型半導体層、２５６ 受光面電極、２５８ 裏面電極、２６２ 正極端子、２６４ 負極端子、２７２ 波長変換材料、２７４ 波長変換材料、３１２ 太陽光発電モジュール、３３０ 変換層、５１２ 太陽光発電モジュール、５３０ コーティング層、７１２ 太陽光発電モジュール、７３２ 裏面保護層、８１２ 太陽光発電モジュール、８３０ 変換層、９１２ 太陽光発電モジュール、９３０ コーティング層、１０１２ 太陽光発電モジュール、１０３０ コーティング層、１０７４ ＵＶ吸収材料
Claims (16)
- 入射した光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子の受光面に接して配される第１波長変換層と、
前記第１波長変換層の前記光電変換素子と接する面の反対側の面の側に配される第２波長変換層と、
を備え、
前記第１波長変換層は、第１波長領域の光の波長を変換する第１波長変換材料を含み、
前記第２波長変換層は、第２波長領域の光の波長を変換する発する第２波長変換材料を含み、
前記第１波長領域の上限値は前記第２波長領域の上限値と異なる、及び／又は、前記第１波長領域の下限値は前記第２波長領域の下限値と異なる、
光電変換装置。 - 前記第１波長領域は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲に含まれる第３波長領域を含み、
前記第２波長領域は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲に含まれる第４波長領域を含み、
前記第３波長領域の上限値は前記第４波長領域の上限値と異なる、及び／又は、前記第３波長領域の下限値は前記第４波長領域の下限値と異なる、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 前記第１波長変換層は、第１樹脂と、前記第１波長変換材料とを含み、
前記第２波長変換層は、第２樹脂と、前記第２波長変換材料とを含み、
前記第１樹脂及び前記第２樹脂は、種類及び／又は組成が異なる、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 前記第１波長変換層は、前記第２波長変換層よりも大きな屈折率を有する、
請求項３に記載の光電変換装置。 - 前記第１樹脂は、エチレン－酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、シリコーン樹脂（ＳＩ）、及び、アイオノマー樹脂から選択される少なくとも一種である、
請求項３に記載の光電変換装置。 - 前記第２樹脂は、ポリエチレン（ＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（Ｕ－ＰＥ）、ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、及び、シリコーン樹脂（ＳＩ）からなる群から選択される少なくとも一種である、
請求項３に記載の光電変換装置。 - 前記第１波長変換層は、
前記光電変換素子の前記受光面及び前記光電変換素子の側面の少なくとも一部を覆うように配され、
２０μｍ以上１００μｍ以下の厚さを有する、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 前記第１波長変換層は、１０μｍ未満の厚さを有する、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 前記第２波長変換層は、前記光電変換素子の前記受光面に配された前記第１波長変換層と、前記光電変換素子の側面の少なくとも一部とを覆うように配される、
請求項８に記載の光電変換装置。 - 前記第１波長変換層と、前記第２波長変換層との間に配される中間層をさらに備え、
前記中間層は、前記光電変換素子の前記受光面に配された前記第１波長変換層と、前記光電変換素子の側面の少なくとも一部とを覆うように配される、
請求項８に記載の光電変換装置。 - 前記第２波長変換層は、２０μｍ以上５０μｍ以下の厚さを有する、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 前記第１波長変換層は、２００ｎｍ～４５０ｎｍの光の透過率が８０％以上であり、
前記第２波長変換層は、２００ｎｍ～４５０ｎｍの光の透過率が９０％以上である、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 前記第１波長変換材料は、有機蛍光体を含む、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 前記第２波長変換材料は、無機蛍光体を含む、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 第１波長変換層は、
前記光電変換素子の受光面に接して配され、ＵＶ吸収材料を含む吸収層と、
ＵＶ吸収層の前記光電変換素子と接する面の反対側の面の側に配され、前記第１波長変換材料を含む変換層と、
を含む、
請求項１に記載の光電変換装置。 - 請求項１から請求項１５までの何れか一項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置が発生させた電気エネルギーを利用して推進力を発生させる推進力発生装置と、
を備える、飛行体。
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