JP4302036B2 - Lighting device with solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、太陽電池付照明装置とその製造方法に関し、詳しくは、集積型太陽電池の裏面側にLEDを実装した太陽電池付照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination device with a solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly to an illumination device with a solar cell in which LEDs are mounted on the back side of an integrated solar cell.
従来の太陽電池付照明装置としては次のようなものが知られている。
太陽電池の周囲に発光素子を実装して外部で配線を行い、パッケージで一体化した太陽電池付照明装置(例えば、特許文献1参照)。
The following are known as conventional solar cell lighting devices.
A lighting device with a solar cell in which light-emitting elements are mounted around a solar cell, wiring is performed outside, and integrated with a package (see, for example, Patent Document 1).
裏面に電子回路群を有する基板と、基板の表面側に配設される太陽電池と、電子回路群を取り囲むように基板の裏面側に配設される発光素子とを備え、太陽電池、発光素子および電子回路群が基板に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されてなる太陽電池付照明装置(例えば、特許文献2参照)。 A substrate having an electronic circuit group on the back surface, a solar cell disposed on the front surface side of the substrate, and a light emitting element disposed on the back surface side of the substrate so as to surround the electronic circuit group. And an illuminating device with solar cell in which an electronic circuit group is electrically connected through a through hole formed in the substrate (see, for example, Patent Document 2).
多数のスリットを有する光透過型太陽電池の裏面側に複数の発光素子を分散させて配置し、光透過型太陽電池の裏面側から発光を得る太陽電池付照明装置(例えば、非特許文献1参照)。
太陽電池の周囲に発光素子を実装して外部で配線を行った従来の太陽電池付照明装置では、露出面の大半を占める太陽電池の受光面以外に発光素子を配設するしかなく、太陽電池の周辺部しか光らせることができない。さらに、発光素子と太陽電池の双方を固定するための筐体が必要となるため、部品点数が増えてコスト高になるばかりでなく、装置の大型化が避けられないというデメリットもある。 In the conventional solar cell-equipped lighting device in which the light emitting element is mounted around the solar cell and wired externally, the light emitting element must be disposed on the solar cell other than the light receiving surface of the solar cell that occupies most of the exposed surface. Only the peripheral part of can be lit. Furthermore, since a housing for fixing both the light emitting element and the solar cell is required, not only the number of parts is increased and the cost is increased, but also there is a demerit that an increase in size of the apparatus cannot be avoided.
一方、太陽電池、発光素子および電子回路群が基板に形成されたスルーホールを介して電気的に接続された従来の太陽電池付照明装置では、筐体が不要となり装置の大型化は避けられるが、発光素子は電子回路群を取り囲むようにしか配設されないので、太陽電池の周辺部しか光らせることができない。 On the other hand, in a conventional solar cell lighting device in which a solar cell, a light emitting element, and an electronic circuit group are electrically connected through a through hole formed in a substrate, a housing is unnecessary and an increase in size of the device can be avoided. Since the light emitting element is disposed only so as to surround the electronic circuit group, only the peripheral portion of the solar cell can be illuminated.
また、光透過型太陽電池の裏面側に発光素子を分散させて配置したものでは、裏面側から面状の発光が得られるが、太陽電池が光透過型であることからスリットの面積分だけ光電変換に寄与する面積が少なくなり、非透過型の太陽電池に対して光電変換効率の点で劣ることが避けられない。
また、スリットの形成に手間を要するため必然的に製造コストが高くなり、さらに、発光素子は、スリットを避けるようにしか配置できないので、発光素子の配置自由度に若干の制約がある。
In addition, in the case where the light emitting elements are dispersed and arranged on the back side of the light transmissive solar cell, planar light emission can be obtained from the back side. The area contributing to the conversion is reduced, and it is inevitable that the photoelectric conversion efficiency is inferior to that of the non-transmissive solar cell.
In addition, since it takes time to form the slits, the manufacturing cost is inevitably high. Furthermore, since the light emitting elements can only be arranged so as to avoid the slits, there are some restrictions on the degree of freedom in arranging the light emitting elements.
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、発光素子の配置自由度を高めつつ、簡易な構成によって低コスト化を図ることができる非透過型の太陽電池付照明装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a non-transmissive solar cell-equipped lighting device capable of reducing the cost by a simple configuration while increasing the degree of freedom in arranging light emitting elements. It is to provide.
この発明は、互いに隣接する複数の太陽電池セルからなり表面および裏面を有する非透過型の集積型太陽電池と、集積型太陽電池の裏面に実装されるLEDとを備え、各太陽電池セルは裏面電極を有し、LEDの正極と負極は光電変換を行う他の太陽電池セルから電気的に分離された隣接する一対の太陽電池セルの裏面電極にそれぞれ実装される太陽電池付照明装置を提供するものである。 The present invention includes a non-transparent integrated solar cell including a plurality of solar cells adjacent to each other and having a front surface and a back surface, and an LED mounted on the back surface of the integrated solar cell. Provided is an illuminating device with a solar battery that has electrodes, and the positive electrode and the negative electrode of the LED are respectively mounted on the back electrodes of a pair of adjacent solar cells that are electrically separated from other solar cells that perform photoelectric conversion. Is.
この発明によれば、LEDの正極と負極が隣接する一対の太陽電池セルの裏面電極にそれぞれ実装されるので、LEDを配置する自由度が大幅に高まり、かつ、作製工程の簡略化により低コスト化も図られる。
つまり、この発明による太陽電池付照明装置は、集積型太陽電池を構成する複数の太陽電池セルのうち、一部の太陽電池セルの裏面電極をLED実装用の電極として利用することにより、LEDの配置自由度を高めつつ、作製工程の簡略化を図るものである。
また、集積型太陽電池が非透過型であることから、太陽電池のほぼ全面積を光電変換に寄与させることができ、高い発電効率を得ることもできる。
According to this invention, since the positive electrode and the negative electrode of the LED are respectively mounted on the back electrodes of a pair of adjacent solar cells, the degree of freedom in disposing the LED is greatly increased, and the manufacturing process is simplified to reduce the cost. Can also be achieved.
That is, the solar cell-mounted lighting device according to the present invention uses the back electrode of some of the solar cells among the plurality of solar cells constituting the integrated solar cell as an electrode for mounting the LED. The manufacturing process is simplified while increasing the degree of freedom of arrangement.
In addition, since the integrated solar cell is non-transmissive, almost the entire area of the solar cell can contribute to photoelectric conversion, and high power generation efficiency can be obtained.
この発明による太陽電池付照明装置は、互いに隣接する複数の太陽電池セルからなり表面および裏面を有する非透過型の集積型太陽電池と、集積型太陽電池の裏面に実装されるLEDとを備え、各太陽電池セルは裏面電極を有し、LEDの正極と負極は光電変換を行う他の太陽電池セルから電気的に分離された隣接する一対の太陽電池セルの裏面電極にそれぞれ実装されることを特徴とする。 A lighting device with a solar cell according to the present invention includes a non-transmissive integrated solar cell including a plurality of solar cells adjacent to each other and having a front surface and a back surface, and an LED mounted on the back surface of the integrated solar cell, Each solar cell has a back electrode, and the positive and negative electrodes of the LED are respectively mounted on the back electrodes of a pair of adjacent solar cells that are electrically separated from other solar cells that perform photoelectric conversion. Features.
この発明による太陽電池付照明装置において、集積型太陽電池としては、複数の太陽電池セルが直列接続された非透過型のものであればよく特に限定されない。よって各太陽電池セルは、結晶系太陽電池又は薄膜系太陽電池のいずれであっても構わない。
各太陽電池セルの裏面電極は、導電材料で形成されていればよく、その材料は特に限定されないが、例えば、銀、アルミ、銀とアルミの合金など様々な材料からなるものを用いることができる。
In the illumination device with a solar cell according to the present invention, the integrated solar cell is not particularly limited as long as it is a non-transmission type in which a plurality of solar cells are connected in series. Therefore, each solar cell may be either a crystalline solar cell or a thin film solar cell.
The back electrode of each solar battery cell only needs to be formed of a conductive material, and the material is not particularly limited. For example, a material made of various materials such as silver, aluminum, and an alloy of silver and aluminum can be used. .
なお、この発明による太陽電池付照明装置において、LEDが実装される一対の太陽電池セルは、光電変換を行う他の太陽電池セルと電気的に分離される。
というのは、太陽電池セルとLEDは、いずれも整流作用をもったダイオードの一種であるため、光電変換を行っている太陽電池セルと、LEDを実装した一対の太陽電池セルとが電気的に導通した状態であると、LEDへ電圧を印加した際に、太陽電池セルの有する整流作用とLEDの有する整流作用が互いに相反した状態となり、太陽電池として機能しなくなる状態が生じ得るからである。
LEDを実装した一対の太陽電池セルは、光電変換を目的とせず、もっぱらLEDを実装するための電極として利用される。
Incidentally, in the illumination device with solar cell according to the present invention, a pair of solar cell LED are mounted, Ru is another solar cell and the electrically isolated performs photoelectric conversion.
Because solar cells and LEDs are both types of diodes having a rectifying action, a solar cell performing photoelectric conversion and a pair of solar cells mounted with LEDs are electrically connected. This is because, when the voltage is applied to the LED, the rectifying action of the solar battery cell and the rectifying action of the LED are in conflict with each other, and a state in which the solar battery does not function can occur.
A pair of solar cells mounted with L ED is not intended to photoelectric conversion, Ru exclusively used as an electrode for mounting the LED.
この発明による太陽電池付照明装置において、LEDとしては、同一面に正極と負極を有するものであれば特に限定されず、赤外光を発するものから紫外光を発するものまで、様々なLEDを用いることができるが、照明用途に用いるのであれば、可視光を発するものが好ましい。
例えば、RGBの3原色を発するLEDを規則的に配置し、これらを同時点灯させれば白色の照明装置として利用できる。
また、別途、制御装置を備えてRGBのLEDの発光制御を行えばフルカラーの照明装置(表示体)としても利用できる。
In the illumination device with a solar cell according to the present invention, the LED is not particularly limited as long as it has a positive electrode and a negative electrode on the same surface, and various LEDs are used from those emitting infrared light to those emitting ultraviolet light. However, it is preferable to emit visible light if used for illumination.
For example, if LEDs that emit three primary colors of RGB are regularly arranged and lighted simultaneously, it can be used as a white illumination device.
Further, if a separate control device is provided to control the light emission of the RGB LEDs, it can be used as a full-color lighting device (display body).
この発明による太陽電池付照明装置において、集積型太陽電池はその表面が透光性の絶縁性基板の裏面と対向するように前記基板の裏面上に形成され、LEDが実装される一対の太陽電池セルはそれらの間に開口部が形成され、LEDはその発光が開口部を介して絶縁性基板の表面側へ出射されるように発光部が形成されていてもよい。
このような構成によれば、LEDから発せられる発光を開口部を介して集積型太陽電池の表面側へ透過させることができ、LEDの配置とその数によっては集積型太陽電池の表面側を面状に発光させることができ、LEDの配置の自由度を活かしてLEDを適宜配置すれば集積型太陽電池の表面側を任意のパターンで発光させることもできる。
開口部を形成する方法としては、例えば、マスクパターンとエッチングを組合せた方法や、レーザー加工など様々な方法が挙げられる。
In the lighting device with solar cell according to the present invention, the integrated solar cell is formed on the back surface of the substrate so that the surface thereof faces the back surface of the light-transmitting insulating substrate, and a pair of solar cells on which the LEDs are mounted The cell may have an opening formed between them, and the LED may be formed with a light emitting portion so that light emission is emitted to the surface side of the insulating substrate through the opening.
According to such a configuration, the light emitted from the LED can be transmitted to the surface side of the integrated solar cell through the opening, and depending on the arrangement and the number of the LEDs, the surface side of the integrated solar cell is faced. The surface side of the integrated solar cell can be made to emit light in an arbitrary pattern if LEDs are appropriately arranged taking advantage of the degree of freedom of LED arrangement.
Examples of the method of forming the opening include various methods such as a method combining a mask pattern and etching, and laser processing.
また、LEDからの発光が開口部を介して絶縁性基板の表面側へ出射される上記構成において、絶縁性基板はその表面側に80〜150℃の融点を有する透光性の樹脂層を備え、樹脂層は開口部と対応する位置にレンズが形成されていてもよい。
このような構成によれば、各LEDから発せられる発光の拡散や集光を効果的に行うことができる。また、後述のように、レンズは、集積型太陽電池の裏面側を封止する樹脂と同じ80〜150℃の融点を有する樹脂によって形成されるので、集積型太陽電池の裏面側を封止する工程と同時に形成でき、作製工程の簡略化によるコスト節減も図られる。
Further, in the above structure in which light emitted from the LED is emitted to the surface side of the insulating substrate through the opening, the insulating substrate includes a translucent resin layer having a melting point of 80 to 150 ° C. on the surface side. The resin layer may have a lens formed at a position corresponding to the opening.
According to such a configuration, it is possible to effectively diffuse and collect light emitted from each LED. Further, as will be described later, the lens is formed of a resin having the same melting point of 80 to 150 ° C. as the resin for sealing the back surface side of the integrated solar cell, and therefore seals the back surface side of the integrated solar cell. It can be formed at the same time as the process, and cost can be reduced by simplifying the manufacturing process.
また、絶縁性基板の表面側に樹脂層とレンズが形成される上記構成において、この発明による太陽電池付照明装置は、集積型太陽電池の裏面側を封止する透光性の樹脂層とその上に積層されるバックフィルムを更に備え、樹脂層は80〜150℃の融点を有し、バックフィルムは可視光に対して80%以上の反射率を有していてもよい。
このような構成によれば、太陽電池付照明装置の耐候性が高められると共に、バックフィルムによる反射効果によって光電変換効率のより一層の向上が図られる。
また、裏面側を封止する樹脂層は、絶縁性基板の表面側に形成される樹脂層と同じ融点を有するので、上述のとおり集積型太陽電池の表面側にレンズを形成する工程と裏面側を封止する工程を同時に行うことができ、作製工程の簡略化によるコスト節減も図られる。
Further, in the above configuration in which the resin layer and the lens are formed on the front surface side of the insulating substrate, the lighting device with solar cell according to the present invention includes a translucent resin layer that seals the back surface side of the integrated solar cell, and its A back film laminated thereon is further provided, the resin layer has a melting point of 80 to 150 ° C., and the back film may have a reflectance of 80% or more with respect to visible light.
According to such a configuration, the weather resistance of the solar cell lighting device is enhanced, and the photoelectric conversion efficiency is further improved by the reflection effect of the back film.
Further, since the resin layer for sealing the back surface side has the same melting point as the resin layer formed on the front surface side of the insulating substrate, the step of forming the lens on the front surface side of the integrated solar cell and the back surface side as described above Can be simultaneously performed, and cost can be reduced by simplifying the manufacturing process.
また、絶縁性基板の表面側に樹脂層が形成され、集積型太陽電池の裏面側が樹脂層で封止される上記構成において、絶縁性基板の表面側に備えられる樹脂層と集積型太陽電池の裏面側を封止する樹脂層はフッ素系樹脂又はEVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)であってもよい。
なお、ここでフッ素系樹脂とは、分子内に炭素−フッ素結合を有する熱可塑性樹脂を意味し、例えば、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリテトラフルオロエチレン(ポリ四フッ化エチレン、PTFE)、ポリトリフルオロクロロエチレン(ポリ三フッ化塩化エチレン、PTFCE)、ポリビニリデンフルオリド(ポリフッ化ビニリデン、PVDF)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフロオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PFEP)などのフッ素系樹脂などが挙げられる。
Further, in the above configuration in which the resin layer is formed on the front surface side of the insulating substrate and the back surface side of the integrated solar cell is sealed with the resin layer, the resin layer provided on the front surface side of the insulating substrate and the integrated solar cell The resin layer for sealing the back side may be a fluororesin or EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer).
Here, the fluororesin means a thermoplastic resin having a carbon-fluorine bond in the molecule. For example, polyvinylidene chloride (PVDC), polytetrafluoroethylene (polytetrafluoroethylene, PTFE), poly Trifluorochloroethylene (polyethylene trifluoride chloride, PTFCE), polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride, PVDF), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene Examples thereof include fluorine resins such as a copolymer (PFEP).
この発明による太陽電池付照明装置において、LEDはその発光が集積型太陽電池の裏面側へ出射されるように発光部が形成されていてもよい。
このような構成によれば、集積型太陽電池の裏面側を発光させることができ、LEDの配置とその数によっては集積型太陽電池の裏面側を面状に発光させることができ、LEDの配置の自由度を活かしてLEDを適宜配置すれば集積型太陽電池の裏面側を任意のパターンで発光させることもできる。
In the illumination device with a solar cell according to the present invention, the LED may have a light emitting portion so that the light emission is emitted to the back surface side of the integrated solar cell.
According to such a configuration, the back surface side of the integrated solar cell can emit light, and depending on the arrangement and number of LEDs, the back surface side of the integrated solar cell can emit light in a planar shape, and the LED arrangement If the LEDs are appropriately arranged taking advantage of this degree of freedom, the back side of the integrated solar cell can be made to emit light in an arbitrary pattern.
また、LEDの発光が集積型太陽電池の裏面側へ出射される上記構成において、この発明による太陽電池付照明装置は、集積型太陽電池の裏面側を封止する透光性の樹脂層を更に備え、樹脂層は80〜150℃の融点を有し、LEDと対応する位置にレンズが形成されていてもよい。
このような構成によれば、LEDから発せられる発光の拡散や集光を効果的に行うことができる。また、レンズは、集積型太陽電池の裏面側を封止する樹脂によって形成されるので、集積型太陽電池の裏面側を封止する工程によって形成でき、作製工程の簡略化によるコスト節減も図られる。
Further, in the above configuration in which the light emission of the LED is emitted to the back surface side of the integrated solar cell, the lighting device with a solar cell according to the present invention further includes a translucent resin layer that seals the back surface side of the integrated solar cell. The resin layer has a melting point of 80 to 150 ° C., and a lens may be formed at a position corresponding to the LED.
According to such a configuration, it is possible to effectively diffuse and collect light emitted from the LEDs. Further, since the lens is formed of a resin that seals the back surface side of the integrated solar cell, the lens can be formed by a process of sealing the back surface side of the integrated solar cell, and cost can be reduced by simplifying the manufacturing process. .
また、集積型太陽電池の裏面側が樹脂層によって封止される上記構成において、集積型太陽電池の裏面側を封止する樹脂層はフッ素系樹脂又はEVAであってもよい。 Further, in the above configuration in which the back surface side of the integrated solar cell is sealed with the resin layer, the resin layer sealing the back surface side of the integrated solar cell may be a fluorine-based resin or EVA.
また、この発明は別の観点からみると、絶縁性基板の表面側に樹脂層およびレンズが形成され、集積型太陽電池の裏面側が樹脂層で封止されてなる上述の太陽電池付照明装置を製造するための方法であって、絶縁性基板の表面側に樹脂層を形成する工程と、集積型太陽電池の裏面側を樹脂層によって封止する工程が同時に行われ、それによって絶縁性基板の表面側の樹脂層にレンズが形成されることを特徴とする太陽電池付照明装置の製造方法を提供するものでもある。
このような製造方法によれば、集積型太陽電池の裏面側を樹脂層で封止する工程と絶縁性基板の表面側に樹脂層を形成する工程が1つの工程で行われ、それによってレンズも形成されるので製造工程の簡略化が図られ、製造コストの節減が図られる。
From another viewpoint, the present invention provides the above-described lighting device with a solar cell in which a resin layer and a lens are formed on the front surface side of the insulating substrate, and the back surface side of the integrated solar cell is sealed with the resin layer. A method for manufacturing, wherein a step of forming a resin layer on the front surface side of an insulating substrate and a step of sealing the back surface side of the integrated solar cell with a resin layer are performed at the same time. The present invention also provides a method for manufacturing a lighting device with a solar cell, wherein a lens is formed on a resin layer on the surface side.
According to such a manufacturing method, the process of sealing the back surface side of the integrated solar cell with the resin layer and the process of forming the resin layer on the front surface side of the insulating substrate are performed in one process, thereby the lens. Since it is formed, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
また、この発明は別の観点からみると、集積型太陽電池の裏面側が樹脂層によって封止され、この樹脂層にレンズが形成されてなる上述の太陽電池付照明装置を製造するための方法であって、集積型太陽電池の裏面側を樹脂層によって封止する工程によってレンズが形成されることを特徴とする太陽電池付照明装置の製造方法を提供するものでもある。
このような製造方法によれば、集積型太陽電池の裏面側を樹脂層で封止する工程によってレンズも形成されるので製造工程の簡略化が図られ、製造コストの節減が図られる。
From another point of view, the present invention is a method for manufacturing the above solar cell illumination device in which the back surface side of the integrated solar cell is sealed with a resin layer and a lens is formed on the resin layer. In addition, the present invention also provides a method for manufacturing a solar cell-equipped lighting device, wherein a lens is formed by a step of sealing a back surface side of an integrated solar cell with a resin layer.
According to such a manufacturing method, since the lens is also formed by the process of sealing the back surface side of the integrated solar cell with the resin layer, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
実施例1
この発明の実施例1による太陽電池付照明装置について、図1〜8に基づいて説明する。図1は実施例1による太陽電池付照明装置を構成する集積型太陽電池の各段を示す斜視図、図2は図1に示される集積型太陽電池の等価回路を示す説明図、図3は実施例1による太陽電池付照明装置を構成する集積型太陽電池にLEDが実装された状態を示す斜視図、図4は実施例1における集積型太陽電池に実装されたLEDの等価回路を示す説明図、図5は実施例1による太陽電池付照明装置の回路構成を示す説明図、図6は実施例1においてLEDが実装された集積型太陽電池の封止工程を示す説明図、図7は実施例1による太陽電池付照明装置の要部拡大断面図である。
Example 1
An illumination device with a solar cell according to Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing each stage of an integrated solar cell that constitutes a lighting device with a solar cell according to Example 1, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of the integrated solar cell shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a state in which an LED is mounted on an integrated solar cell constituting the lighting device with solar cell according to the first embodiment, and FIG. 4 is an explanation showing an equivalent circuit of the LED mounted on the integrated solar cell in the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of the solar cell-mounted lighting device according to the first embodiment, FIG. 6 is an explanatory diagram showing a sealing process of the integrated solar cell on which the LED is mounted in the first embodiment, and FIG. It is a principal part expanded sectional view of the illuminating device with a solar cell by Example 1. FIG.
図3に示されるように、実施例1による太陽電池付照明装置100は、互いに隣接する複数の太陽電池セル11からなり表面および裏面を有する非透過型の集積型太陽電池と10と、集積型太陽電池10の裏面に実装される複数のLED20とを備え、各太陽電池セル11は裏面電極12を有し、各LED20の正極21と負極22(図7参照)は隣接する一対の太陽電池セル11の裏面電極12にそれぞれ実装されている。
As shown in FIG. 3, the illuminating device with a
図1は集積型太陽電池10を構成する複数段のうちの1段を示している。図1に示されるように、集積型太陽電池10の各段は透光性基板13上(絶縁性基板)に透明電極14、光電変換層15、裏面電極12が積層された構成を有している。透明電極14、光電変換層15、裏面電極12はそれぞれレーザーによって短冊状に分離され、隣接する太陽電池セル11が直列接続された構成となっている。
このような集積型太陽電池10に太陽光が照射されると図内の矢印で示す方向に電流が流れる。図2は、このような集積型太陽電池の等価回路を示している。
FIG. 1 shows one of a plurality of stages constituting the integrated
When such an integrated
図3および図7に示されるように、LED20は集積型太陽電池10を構成している上段10a、中段10b、下段10cのうち、中段10bの隣接する太陽電池セル11をまたぐように配置されている。
LED20は同一面に正極21および負極22を有し、正極21および負極22は中段10bの隣接する一対の太陽電池セル11の裏面電極12にそれぞれ実装されている。
裏面電極12は、銀、若しくは、銀とアルミの合金で形成されるため、LED20の実装にあたっては、銀ペーストや銀半田が利用できるが、この実施例では銀半田を利用して実装する。LED20の発光部は正極21および負極22が形成された面と逆の面にあり、集積型太陽電池10の裏側(図3の上方)へ向かって発光する。図4はこのように実装されたLED20の等価回路を示している。
これにより、図5に示されるような回路構成が実現され、集積型太陽電池10の裏面上にLED20を自由に配置することが可能となる。
As shown in FIG. 3 and FIG. 7, the
LED20 has the
Since the
Accordingly, a circuit configuration as shown in FIG. 5 is realized, and the
なお、太陽電池セル11とLED20は、いずれも整流作用をもったダイオードの一種であるため、LED20が実装される中段10bは、バッテリー(図5参照)からLED20への電圧印加時に、LED20の有する整流作用が上段10aおよび下段10cの太陽電池セル11が有する整流作用と互いに相反した状態とならないように、上段10aおよび下段10cの太陽電池セル11とは電気的に分離される。すなわち、中段の太陽電池セル11は光電変換を目的としたものではなく、LED20を実装するための電極として利用される。
Since the
図6に示されるように、LED20が実装された集積型太陽電池10は、経時劣化防止のため、裏面側にEVAシート31、ガラス板32、EVAシート31、レンズの型材33が順に重ねられ、その後、ラミネータで80〜150℃の加圧加熱処理を行うことにより封止され、封止工程の完了後、レンズの型材33が取り外される。レンズの型材33としては、レンズの形状が形成された150℃で変形しないフィルム状のものが用いられる。
これによって、封止工程時にEVAシート31が型材によって型押しされて変形し、図7に示されるようにLED20の発光部の上部に光拡散用の微小なレンズ34が形成され、LED20からの発光はレンズ34を介して拡散され集積型太陽電池10の裏面側へ出射される。
As shown in FIG. 6, the integrated
As a result, the
実施例2
この発明の実施例2による太陽電池付照明装置について、図8〜10に基づいて説明する。図8は実施例2による太陽電池付照明装置を構成する集積型太陽電池にLEDが実装された状態を示す斜視図、図9は実施例2による太陽電池付照明装置の要部拡大断面図、図10は実施例2においてLEDが実装された集積型太陽電池の封止工程を示す説明図である。
Example 2
The solar cell-equipped lighting device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the LED is mounted on the integrated solar cell that constitutes the solar cell lighting device according to the second embodiment, and FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the solar cell lighting device according to the second embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a sealing process of the integrated solar cell on which the LED is mounted in Example 2.
図8および図9に示されるように、実施例2による太陽電池付照明装置200は、集積型太陽電池40に実装される各LED50の発光部が正極51および負極52の形成面と同一面にあり、これに伴って、各LED50の発光が透光性基板43の表面から出射されるように、LED50が実装される中段40bの太陽電池セル41は、隣接する一対の太陽電池セル41の一部に透光性基板43に達する開口部46が形成されている。
開口部46は、隣接する一対の太陽電池セル41の裏面電極42、光電変換層45、透明電極44の一部をレーザー加工によってそれぞれ切り欠くことによって形成されている。それ以外の構成は実施例1の集積型太陽電池10(図3参照)と同様である。
As shown in FIGS. 8 and 9, in the lighting device with
The
図10に示されるように、LED50が実装された集積型太陽電池40は、裏面側にEVAシート31と、可視光に対して80%以上の反射率を示すバックフィルム35が順に重ねられ、表面側にはEVAシート31とレンズの型材33が順に重られ、実施例1と同様にラミネータで80〜150℃の加圧加熱処理を行うことにより封止され、封止工程の完了後、レンズの型材33が取り外される。
これにより、封止工程時に表面側のEVAシート31が型材によって型押しされて変形し、図9に示されるように各LED50の発光部の上部、すなわち開口部46の上部に光拡散用の微小なレンズ34が形成され、LED50からの発光はレンズ34を介して拡散され集積型太陽電池40の表面側へ出射される。
As shown in FIG. 10, the integrated
As a result, the
なお、上述の実施例1および実施例2では隣接する一対の太陽電池セル11,41の裏面電極12,42に1つずつLED20,50を実装したが、隣接する一対の太陽電池セル11,41の裏面電極12,42に複数のLEDを集中して実装することも可能である。複数のLEDを集中的に実装した場合、局部照明用として優れたものになる。
また、実施例1および実施例2のように、LED20,50を分散して規則的に配置した場合は、均一な面状の発光が得られ、一般の照明用として優れたものとなる。
もちろん、LEDの配置自由度を活かして任意のパターンで配置すれば、それに対応したパターンで発光させることもできる。
In the first and second embodiments described above, the
Moreover, when LED20,50 is disperse | distributed and arrange | positioned regularly like Example 1 and Example 2, uniform planar light emission is obtained and it becomes the thing excellent for an object for general illumination.
Of course, if LEDs are arranged in an arbitrary pattern taking advantage of the degree of freedom of LED arrangement, light can be emitted in a pattern corresponding thereto.
10,40・・・集積型太陽電池
10a・・・上段
10b,40b・・・中段
10c・・・下段
11,41・・・太陽電池セル
12,42・・・裏面電極
13,43・・・透光性基板
14,44・・・透明電極
15,45・・・光電変換層
20,50・・・LED
21,51・・・正極
22,52・・・負極
31・・・EVAシート
32・・・ガラス板
33・・・レンズの型
34・・・レンズ
35・・・バックフィルム
46・・・開口部
100,200・・・太陽電池付照明装置
DESCRIPTION OF
21, 51 ...
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