JP5292515B2 - 太陽電池ユニット - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池ユニットに関するものである。
太陽電池は各種用途に利用されており、近年では建造物に設置してその屋内の消費電力を発電する用途が広まっている。
しかしながら、従来の太陽電池はその設置場所に制約が存在する。例えば、従来、主に使用されているシリコン系太陽電池は、主に５００〜８００ｎｍの波長の可視光を直接吸収して発電を行っており、その背面側への光を遮ってしまう。このため、従来の太陽電池の設置場所は、太陽光を受けることが可能であって、その背面側への光が遮られても問題ない場所に限定されている。また、従来の太陽電池は、ある程度大きな電力を発電するために広い受光面を有する。このため、人目につく場所へ設置すると、周囲の景観を損なってしまう。
そこで、近年、シースルー型の太陽電池モジュールが開発されている。このシースルー型太陽電池モジュールは、例えば、ガラス基板上に太陽電池セルを形成した後、当該セルに多数の透孔を設けることによって形成されており、ガラス基板側から入射した外光が透孔を透過することにより透視性が実現される。
また、特許文献１には、太陽電池に光エネルギーを供給しつつ、外部から太陽電池を視覚的に視認できなくする技術が開示されている。具体的には、太陽電池の正面側に拡散透過層を設けており、この拡散透過層は、正面側から入射した光の所定の波長領域を吸収して発光する発光体を含有している。発光体が発光した光のうち、一部は拡散反射されて外観を明るくし、他の一部は太陽電池に到達して発電に寄与する。
しかしながら、上述した従来のシースルー型の太陽電池モジュールでは、太陽電池セルの設置部分の光透過性が低いままである。このため、太陽電池モジュールの視認性を十分に低減することができない。
また、特許文献１に記載の技術において、太陽電池を完全に隠すためには上記拡散透過層を厚く設ける必要があり、この場合、太陽電池に十分な光エネルギーを供給することが難しくなる。また、太陽電池が光を遮ることについては検討されておらず、その技術の用途は限られてしまう。
そこで、本発明の目的は、太陽電池としての機能を好適に発揮しつつ、外部からはその存在を認識し難くい太陽電池ユニットを実現することにある。
本発明に係る太陽電池ユニットは、上記の課題を解決するために、内部の光を端面に導光する導光板、および当該導光板内に入射する光または入射した光のうち、不可視光を吸収して、異なる波長の不可視光を放出する蛍光体を含んで構成された蛍光集光板と、上記蛍光集光板の端面に受光面を向けて配置された太陽電池とを、備えることを特徴としている。
上記構成において、蛍光集光板は導光板および蛍光体を含んで構成されている。蛍光体は、導光板の内側に分散していたり、または導光板の外側に設置される層に含まれていたりしてもよい。蛍光集光板に光が照射されると、蛍光体は当該光のうち、不可視光を吸収して、異なる波長の不可視光を等方向に放出する。ここで、不可視光とは、紫外光または赤外光を意味する。
蛍光体から放出された不可視光のうち、蛍光集光板の主面に対して全反射の臨界角以上の角度を有する光は、当該蛍光集光板内で全反射して端面まで伝達される。すなわち、不可視光が蛍光集光板の端面に集光される。太陽電池は、蛍光集光板の端面に受光面を向けて配置されているため、集光された不可視光を利用して発電を行うことができる。
上記構成によれば、蛍光集光板に照射された光のうち、可視光は、蛍光体に吸収されることなく蛍光集光板を透過する。また、蛍光体から放出された不可視光の一部が、蛍光集光板内で反射されず、蛍光集光板の外側に出射されたとしても、視認されることはない。このため、光が照射された主面の反対側の主面から蛍光集光板が観察された場合、当該蛍光集光板は透明に近い色彩として観察される。
したがって、太陽電池ユニットの大部分を占める蛍光集光板がほぼ透明であるため、太陽電池としての機能を好適に発揮しつつ、外部からはその存在を認識し難くすることが可能となる。これによって、これまで設置が好まれなかった場所への設置も可能になり、設置の自由度を向上させることができる。
本発明に係る太陽電池ユニットは、内部の光を端面に導光する導光板、および当該導光板内に入射する光または入射した光のうち、不可視光を吸収して、異なる波長の不可視光を放出する蛍光体を含んで構成された蛍光集光板と、上記蛍光集光板の端面に受光面を向けて配置された太陽電池とを備えるため、発電を好適に行いつつ、外部からはその存在を認識し難くい太陽電池ユニットを実現することができる。
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について図１および図２に基づいて説明すると以下の通りである。
本発明の第１の実施形態について図１および図２に基づいて説明すると以下の通りである。
まず、図１に基づいて、本実施形態における太陽電池ユニット１００の概略構成について説明する。太陽電池ユニット１００は、蛍光集光板２および太陽電池４を備えている。
蛍光集光板２は、内部に蛍光体６が分散して存在する導光板であり、例えば樹脂やガラスなどの透明材料中に蛍光体６を分散させて形成することができる。
蛍光体６は、太陽光のうちの不可視光を受光して励起状態となり、より安定な基底状態に戻る際、励起状態と基底状態とのエネルギー差に相当する波長の不可視光を発光する蛍光色素である。すなわち、蛍光体６は、不可視光を吸収して、異なる波長の不可視光を放出する。
なお、本明細書において、「不可視光」とは、紫外光または赤外光など、可視光以外の光を意味する。ただし、本明細書において、「紫外光」および「赤外光」とは、その波長の範囲を厳密に限定するものではなく、人に視認し難い、紫外領域または赤外領域に近い波長の光を含むものとする。
具体的には、蛍光体６が紫外光を発光する場合、その発光波長のピークは４７０ｎｍ以下であることが好ましく、４００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。一方、蛍光体６が赤外光を発光する場合、その発光波長のピークは６５０ｎｍ以上であることが好ましく、７００ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
例えば、蛍光体６の発光波長のピークが４７０ｎｍ以下または６５０ｎｍ以上であれば、その光は視感度が１０％以下になるため、人の目には視認され難い。また、蛍光体６の発光波長のピークが４００ｎｍ以下または７００ｎｍ以上であれば、その光は視感度が０近傍になるため、人の目には殆ど視認されない。なお、視感度とは、人間の目が最も強く感じる波長５５５ｎｍの光を１として、他の波長の明るさを感じる度合いについて比を用いて表現したものである（図２参照）。
紫外光を発光する蛍光体６としては、例えば、Lumogen F Violet 570（吸光波長：３７８ｎｍ、発光波長：４１３ｎｍ）（ＢＡＳＦ社製）などを挙げることができる。また、紫外領域に近い光を発光する蛍光体６として、例えば、Lumogen F Yellow 083（吸光波長：４７６ｎｍ、発光波長：４９０ｎｍ）、またはLumogen F Yellow 170（吸光波長：５０５ｎｍ、発光波長：５２８ｎｍ）についても利用することができる。
一方、赤外光を発光する蛍光体６としては、例えばＬｉＮｄｘＹｂ１−ｘＰ４Ｏ１２（国際公開WO/2009/011188参照）などを挙げることができる。
太陽電池４は、公知の太陽電池を用いることができ、特に限定されない。太陽電池４は、蛍光集光板２の端面２ａに設けられており、その受光面が端面２ａに対向するように配置されていればよい。また、太陽電池４は、例えばαＧＥＬ（登録商標、タイカ社）などの接着層（不図示）を介して蛍光集光板２に光学接着されていてもよい。この接着層の厚みは、より薄いものを用いることが好ましい。
なお、図１において、太陽電池４は、蛍光集光板２の１つの端面２ａに接着されているが、本発明はこれに限られず、少なくとも１つ以上の端面に設けられていればよい。
太陽電池ユニット１００は、例えば以下のように作製される。まず、蛍光色素Lumogen F Violet 570（発光波長４１３ｎｍ、ＢＡＳＦ社製）が分散された、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×１０ｍｍのアクリル板を準備する。その後、当該アクリル板の４つの端面に、αＧＥＬ（登録商標、タイカ社）を用いて、アモルファスシリコン太陽電池を光学接着し、各太陽電池を直列に接続する。なお、これら具体的数字は一例であり、種々の変更が可能である。
次に、太陽電池ユニット１００の集光構造について、さらに図１を参照して以下に説明する。
まず、蛍光集光板２の２つの主面のうち、少なくともいずれか一方の主面が、太陽光を受光する。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、図１中の矢印８が太陽光の照射方向を示すものとする。
蛍光集光板２が含有する蛍光体６は、太陽光のうち紫外光または赤外光を吸収し、蛍光（異なる波長の紫外光または赤外光）を等方向に放出する。
蛍光集光板２内において蛍光体６から発光された蛍光のうち、蛍光集光板２の上下面に対して全反射の臨界角以上の角度を有する蛍光は、蛍光集光板２内で全反射を繰り返しながら端面２ａに集光される。太陽電池４は、端面２ａに集光された蛍光を受光して発電を行うことができる。
一方、蛍光体６から発光された蛍光のうち、全反射の条件を満たさない一部の蛍光は、蛍光集光板２の上面または下面から出射する。この出射光は紫外光または赤外光であるため、その視感度は低い。
また、蛍光集光板２の上面に照射された太陽光のうち、蛍光集光板２内の蛍光体６が吸収する波長以外の光、すなわち紫外光または赤外光以外の可視光は、蛍光集光板２を透過する（矢印１０）。このため、蛍光集光板２が下面側から観察された場合、蛍光集光板２は透明に近い色彩として観察される。
以上により、本実施形態に係る太陽電池ユニット１００は、その大部分を占める蛍光集光板２がほぼ透明であるため、太陽電池としての機能を好適に発揮しつつ、外観上の問題を解決することができる。これによって、これまで設置が好まれなかった場所への設置も可能になり、設置の自由度を向上させることができる。
なお、太陽電池４は、集光された光を利用することによって受光効率が高められており、小型化が可能である。
（太陽電池４の種類について）
蛍光集光板２の端面２ａに集光される蛍光は単一の波長であるため、太陽電池４として、蛍光体６の発光波長に対して感度のよいものを用いることによって、発電効率をより高めることができる。
蛍光集光板２の端面２ａに集光される蛍光は単一の波長であるため、太陽電池４として、蛍光体６の発光波長に対して感度のよいものを用いることによって、発電効率をより高めることができる。
例えば、蛍光体６として紫外光を発光する蛍光体（例えばLumogen F Violet 570（発光波長：４１３ｎｍ））を用いる場合、太陽電池４としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）太陽電池などのワイドギャップ半導体を用いることが好ましい。
図１０は、光の波長に対するLumogen F Violet 570の発光強度と、ＴｉＯ２太陽電池の分光感度とをそれぞれ示すグラフである。図１０に示すように、ＴｉＯ２太陽電池の分光感度は、Lumogen F Violet 570の発光ピークと重なっている。このため、ＴｉＯ２太陽電池は、Lumogen F Violet 570が発光する光を効果的に光電変換することができる。
なお、ＴｉＯ２太陽電池は、特に限定されないが、２枚の透明導電性ガラスの片方にＴｉＯ２粉末を焼付け、２枚の透明導電性ガラスの間にヨウ素イオンを含む電解質溶液を入れることによって作製することができる。
また、ワイドギャップ半導体としては、ＴｉＯ２太陽電池に限られず、例えばＺｎＯやＣｕＡｌＯ2を利用することができる。
蛍光体６として、紫外領域に近い光を発光する蛍光体（例えばLumogen F Yellow 083（発光波長：４９０ｎｍ）またはLumogen F Yellow 170（発光波長：５２８ｎｍ））を用いる場合、アモルファスシリコン太陽電池を用いることが好ましい。
また、蛍光体６として、赤外発光の蛍光色素を用いる場合、単結晶太陽電池または化合物太陽電池を用いることが好ましい。
（太陽電池ユニット１００の設置例）
本実施形態に係る太陽電池ユニット１００は、上述した透明性により、これまで設置ができなかった窓ガラスに対して好適に設置することができる。以下に、その設置の一例について図３および図４を参照して説明する。
本実施形態に係る太陽電池ユニット１００は、上述した透明性により、これまで設置ができなかった窓ガラスに対して好適に設置することができる。以下に、その設置の一例について図３および図４を参照して説明する。
図３に示すように、太陽電池ユニット１００はペアガラス１２の内側に配置されて、窓ガラス１１０を構成している。ペアガラス１２としては市販のものを利用することができる。ペアガラス１２は蛍光集光板２を保護する機能を果たす。
また、図４（ａ）に示すように、太陽電池ユニット１００から構成された窓ガラス１１０は、窓枠１４に囲われて窓として使用される。ここで、図４（ｂ）に示すように、窓枠１４は、外側から太陽電池４を隠すように設置されることが好ましい。これによって、太陽電池４は透明性を確保せずとも外側から視認されることがないため、外観以外の要素、例えばコストや発電効率等を優先的に考慮して設計することができる。
例えば、太陽電池ユニット１００を含む窓を、以下のように作製することができる。まず、市販の引き違い窓（インプラス、ＴＯＳＴＥＭ社）である８００ｍｍ×８００ｍｍのペアガラスの内側に、紫外蛍光色素を含む、７００ｍｍ×３００ｍｍ×１０ｍｍのアクリル板を配置する。その後、当該アクリル板の４つの端面に、αＧＥＬ（登録商標、タイカ社）を用いて、アモルファスシリコン太陽電池を光学接着し、各太陽電池を直列に接続する。さらに、上記アクリル板およびペアガラスの周囲に、窓枠を設置する。このとき、アモルファス太陽電池から電気を取り出す導線を、当該窓枠の内部空間に設置してもよい。
以上の構成によれば、太陽電池ユニット１００は、窓として違和感なく利用され、かつ、好適な発電を行うことができる。また、従来の太陽電池に使用しているような設置台を必要とせずに、太陽電池ユニット１００を設置することができる。
なお、太陽電池ユニット１００の設置は、上述の例に限定されない。例えば、ガラス材料に蛍光体６を分散させることによって蛍光集光板２を作製し、この蛍光集光板２を直接、窓ガラス１１０として使用してもよい。
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について図５から図７に基づいて説明すると以下の通りである。図５は、第２の実施形態に係る太陽電池ユニット１２０を示す断面図である。また、図６は、上記太陽電池ユニット１２０の分解斜視図である。
本発明の第２の実施形態について図５から図７に基づいて説明すると以下の通りである。図５は、第２の実施形態に係る太陽電池ユニット１２０を示す断面図である。また、図６は、上記太陽電池ユニット１２０の分解斜視図である。
なお、実施形態１における構成要素と対応する機能を有する構成要素には、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
まず、本実施形態における太陽電池ユニット１２０の概略構成について説明する。図５に示すように、太陽電池ユニット１２０は、導光板１６、蛍光フィルム（蛍光層）１８、および太陽電池４を備えている。
本実施形態では、導光板１６と蛍光フィルム１８との積層構造が、蛍光集光板２０を構成している。
導光板１６は、その内部に蛍光体を含まない透明な板であり、樹脂やガラス等の透明材料から形成することができる。
蛍光フィルム１８は、その内側に蛍光体（図示しない）が分散して存在するフィルムである。蛍光フィルム１８は、導光板１６の少なくとも一方の主面に光学接着して設けられればよく、本実施形態では、導光板１６の上面に貼り付けられている。
太陽電池４は、蛍光集光板２０の端面２０ａに設けられており、その受光面が端面２０ａに対向するように配置されている。
本実施形態に係る太陽電池ユニット１２０は、例えば以下のように作製することができる。まず、実施形態１に記載したような、蛍光物質を分散させた厚み１０ｍｍのアクリル板を、厚み０．１ｍｍ程度に薄く広げて蛍光フィルム１８を作製する。また、蛍光フィルム１８を、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×１０ｍｍのガラスと同サイズに切り取って、当該ガラス上にαＧＥＬ（登録商標、タイカ社）を用いて光学接着する。さらに、上記ガラスの４つの端面にαＧＥＬ（登録商標、タイカ社）を用いて、アモルファスシリコン太陽電池を光学接着し、全ての太陽電池を直列に接続する。なお、これら具体的数字は一例であり、種々の変更が可能である。
本実施形態に係る太陽電池ユニット１２０における蛍光集光板２０について、さらに図５を参照して以下に説明する。
まず、太陽光が蛍光集光板２０の上面に照射されると（矢印８）、蛍光フィルム１８の蛍光体が、太陽光のうち紫外光または赤外光を吸収し、蛍光（紫外光または赤外光）を等方向に放出する。
蛍光フィルム１８内において蛍光体から放出された蛍光のうち、蛍光集光板２０側に放出された蛍光の一部は、蛍光集光板２０に入射する。この入射光の一部は、導光板１６内を導光して端面２０ａに集光される。また、当該入射光の他の一部は、導光板１６内だけでなく、蛍光集光板２０全体の内部を導光して、端面２０ａに集光される。すなわち、蛍光集光板２０は、蛍光をその端面２０ａに集光する。太陽電池４は、蛍光集光板２０の端面２０ａに集光された蛍光を利用して発電を行うことができる。
一方、蛍光集光板２０に入射した蛍光のうち、蛍光集光板２０の内で反射する条件を満たさない一部の蛍光は、蛍光集光板２０の下面または下面から出射される。この出射光は紫外光または赤外光であるため、その視感度は低い。
また、蛍光集光板２０の上面に照射された太陽光のうち、蛍光フィルム１８内の蛍光体が吸収する波長以外の光、すなわち紫外光または赤外光以外の可視光は、蛍光集光板２０を透過する（矢印１０）。このため、蛍光集光板２０は下面から観察された場合、透明に近い色彩として観察される。
以上により、本実施形態に係る太陽電池ユニット１２０は、実施形態１と同様、太陽電池としての機能を好適に発揮しつつ、外観上の問題を解決することができる。これによって、これまで設置が好まれなかった場所への設置も可能になり、設置の自由度を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、図７に示すように、破損した蛍光フィルム１８’を新しい蛍光フィルム１８に張り替えることによって、太陽電池ユニット１２０の保守を簡単に行うことができる。また、蛍光フィルム１８は軽量であるため、太陽電池ユニット１２０を設置可能な箇所の範囲をさらに広げることができる。
さらに、本実施形態では、蛍光体をフィルムに分散させているため、実施形態１よりも使用する蛍光体材料の量を減らすことができる。また、蛍光集光板２０では導光のほとんどが、透明な導光板１６内で行われるため、実施形態１の構造と比較して、蛍光体の自己吸収による光の損失を低減させることができる。
〔実施形態３〕
本発明の第３の実施形態について図８に基づいて説明すると以下の通りである。
本発明の第３の実施形態について図８に基づいて説明すると以下の通りである。
なお、実施形態１における構成要素と対応する機能を有する構成要素には、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
まず、本実施形態における太陽電池ユニット１３０の概略構成について説明する。図８に示すように、太陽電池ユニット１３０は、導光板１６、蛍光樹脂（蛍光層）２４、保護フィルム（透明層）２２、および太陽電池４を備えている。
本実施形態では、導光板１６、蛍光樹脂２４、および保護フィルム２２の積層構造が、蛍光集光板３０を構成している。
保護フィルム２２は、透明なフィルムであって、蛍光樹脂２４を保護する役割を果たす。
蛍光樹脂２４は、蛍光体（図示しない）が分散された樹脂であり、導光板１６と保護フィルム２２との間に挟まれて、両者と接着する接着剤として機能する。当該蛍光体は、実施形態１において説明した蛍光体６と同様の色素である。蛍光樹脂２４を形成する樹脂としては、蛍光体が均一に分散可能であり、かつ、蛍光体との反応性が低い透明な樹脂を用いることが好ましい。例えば、ＵＶ硬化樹脂は蛍光体とのマッチングが悪く、蛍光体の発光が弱まってしまうため、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。このような熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、およびメラミン樹脂などのフェノール系樹脂が挙げられる。
本実施形態に係る太陽電池ユニット１３０は、例えば以下のように作製することができる。まず、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×１０ｍｍのガラス上に、蛍光物質を分散させたフェノール系熱硬化性樹脂（蛍光樹脂）を均一に広げて載せる。また、当該蛍光樹脂の上に、上記ガラスと同サイズの透明な保護フィルムを接着させる。上記ガラスの４つの端面にαＧＥＬ（登録商標、タイカ社）を用いて、アモルファスシリコン太陽電池を光学接着し、全ての太陽電池を直列に接続する。なお、これら具体的数字は一例であり、種々の変更が可能である。
本実施形態では、実施形態２と同様、蛍光集光板３０が、蛍光（紫外光または赤外光）をその端面２０ａに集光する。太陽電池４は、蛍光集光板３０の端面３０ａに集光された蛍光を利用して発電を行う。また、蛍光集光板３０は下面から観察された場合、透明に近い色彩として観察される。
したがって、本実施形態に係る太陽電池ユニット１３０は、実施形態１および２と同様、太陽電池としての機能を好適に発揮しつつ、外観上の問題を解決することができる。これによって、これまで設置が好まれなかった場所への設置も可能になり、設置の自由度を向上させることができる。
また、本実施形態に係る太陽電池ユニット１３０は、上述した構成に限られず、設置場所や使用目的に応じて、蛍光樹脂２４を内側に介在させた蛍光集光板３０を様々な態様で実現させることができる。例えば、図９（ａ）に示すように、変形例に係る蛍光集光板４０は、蛍光樹脂２４を間に挟んで２枚の保護フィルム２２を張り合わせた構成であってもよい。ここで、保護フィルム２２は、導光板の機能を果たす。また、図９（ｂ）に示すように、他の変形例に係る蛍光集光板５０は、蛍光樹脂２４を間に挟んで２枚の導光板１６を張り合わせた構成であってもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
（その他）
本発明に係る太陽電池ユニットにおいて、上記導光板は上記蛍光体を内部に含有しており、上記蛍光体は、上記導光板内に入射した光を吸収することが好ましい。
（その他）
本発明に係る太陽電池ユニットにおいて、上記導光板は上記蛍光体を内部に含有しており、上記蛍光体は、上記導光板内に入射した光を吸収することが好ましい。
上記構成によれば、蛍光集光板が簡易な構成によって実現されるため、太陽電池ユニットの重量や材料コスト等を抑えることができる。
本発明に係る太陽電池ユニットは、上記導光板を両側から挟む一対のガラス板をさらに備えることが好ましい。
上記構成によれば、一対のガラス板により導光板を保護することができる。また、このような太陽電池ユニットは窓ガラスとして好適に利用することができる。
本発明に係る太陽電池ユニットにおいて、上記蛍光集光板は、上記導光板の主面上に積層され、上記蛍光体を内部に含有する蛍光層をさらに備え、上記蛍光体は、上記導光板内に入射する光を吸収することが好ましい。
上記構成において、蛍光層の含有する蛍光体が放出した不可視光は、導光板の主面に入射する。この入射光のうち、蛍光集光板の主面に対して全反射の臨界角以上の角度を有する光は、当該蛍光集光板内で全反射して端面まで伝達される。すなわち、不可視光の蛍光が蛍光集光板の端面に集光される。
例えば蛍光体が拡散した物質中を光が導光する場合では、蛍光体の自己吸収による光の損失が生じる。しかしながら、上記構成によれば、導光板が蛍光体を含まない構成にすることが可能であり、蛍光体から発する蛍光は当該導光板を主に導光することができる。このため、蛍光集光板の端面に集光される光エネルギーの損失を低減させることができる。
本発明に係る太陽電池ユニットにおいて、上記蛍光層は、張り替え可能なフィルムであることが好ましい。
上記構成によれば、本発明に係る太陽電池ユニットを、導光板に対するフィルムおよび太陽電池の設置という簡単な施工によって実現することができる。これによって、太陽電池ユニットを設置可能な場所を増やすことができる。また、フィルムを張り替えることのみによって、太陽電池ユニットの保守が可能になる。
本発明に係る太陽電池ユニットにおいて、上記蛍光集光板は、上記導光板との間に上記蛍光層を挟んで配置された透明層をさらに備えることが好ましい。
上記構成において、導光板、蛍光層、および透明層からなる積層構造は、蛍光体から放出された蛍光を導光する蛍光集光板を構成する。例えば、蛍光体から放出された不可視光は、導光板内で反射するだけでなく、この蛍光集光板全体の内側で反射して端面まで伝達される。このため集光効率が向上する。ここで、透明層は透明フィルムであってもよいし、ガラス板であってもよく、設置場所や使用目的に応じて使い分けることができる。
本発明に係る太陽電池ユニットにおいて、上記不可視光は紫外光であって、上記太陽電池は、ワイドギャップ半導体から構成されることが好ましい。
上記構成において、ワイドギャップ半導体はその吸光域が紫外光側にシフトしているため、太陽電池は蛍光体から放出される紫外光に対する感度が向上している。よって、太陽電池における光電変換効率を向上させることができる。
本発明に係る太陽電池ユニットは、上記蛍光集光板の端面を囲み、かつ、上記太陽電池を外側から覆う枠をさらに備えていることを特徴としている。
上記構成において蛍光集光板は窓部分として使用される。ここで、蛍光集光板は、上述したように透明性を確保している。また、太陽電池は窓枠となる枠に設置されるため、透明性を確保する必要がなく、発電効率やコスト等のデバイスとしての特性を考慮したものを使用できる。したがって、本発明に係る太陽電池は、窓としての違和感なく使用されつつ、好適な発電を行うことができる。
本発明は、例えば窓に設置する太陽電池に対して好適に利用することができる。
２、２０〜５０ 蛍光集光板
２ａ、２０ａ、３０ａ 端面
４ 太陽電池
６ 蛍光体
１２ ペアガラス（ガラス板）
１４ 窓枠
１６ 導光板
１８ 蛍光フィルム（蛍光層）
２２ 保護フィルム（透明層）
２４ 蛍光樹脂（蛍光層）
１００、１２０、１３０ 太陽電池ユニット
１１０ 窓ガラス
２ａ、２０ａ、３０ａ 端面
４ 太陽電池
６ 蛍光体
１２ ペアガラス（ガラス板）
１４ 窓枠
１６ 導光板
１８ 蛍光フィルム（蛍光層）
２２ 保護フィルム（透明層）
２４ 蛍光樹脂（蛍光層）
１００、１２０、１３０ 太陽電池ユニット
１１０ 窓ガラス
Claims (8)
- 内部の光を端面に導光する導光板、および当該導光板内に入射する光または入射した光のうち、不可視光を吸収して、異なる波長の不可視光を放出する蛍光体を含んで構成された蛍光集光板と、
上記蛍光集光板の端面に受光面を向けて配置された太陽電池とを備えることを特徴とする太陽電池ユニット。 - 上記導光板は上記蛍光体を内部に含有しており、
上記蛍光体は、上記導光板内に入射した光を吸収することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池ユニット。 - 上記蛍光集光板を両側から挟む一対のガラス板をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池ユニット。
- 上記蛍光集光板は、上記導光板の主面上に積層され、かつ上記蛍光体を内部に含有する蛍光層をさらに備え、
上記蛍光体は、上記導光板内に入射する光を吸収することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池ユニット。 - 上記蛍光層は、張り替え可能なフィルムであることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池ユニット。
- 上記蛍光集光板は、上記導光板との間に上記蛍光層を挟んで配置される透明層をさらに備えることを特徴とする請求項４または５に記載の太陽電池ユニット。
- 上記不可視光は紫外光であって、上記太陽電池は、ワイドギャップ半導体から構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池ユニット。
- 上記蛍光集光板の端面を囲み、かつ、上記太陽電池を外側から覆う枠をさらに備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の太陽電池ユニット。
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