JP5579304B2

JP5579304B2 - 太陽電池アセンブリ

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Publication number: JP5579304B2
Application number: JP2013101165A
Authority: JP
Inventors: 六祢知中村; 益次田崎
Original assignee: Asahi Rubber Inc
Current assignee: Asahi Rubber Inc
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP2013179339A

Description

本発明は、入射した光を光電変換素子に直接誘導したり反射させて誘導したりして、その光の特定の波長を電気に変換する太陽電池のアセンブリに関するものである。

太陽電池は、シリコン結晶半導体や有機半導体の光電変換素子が光を受けたときに、それの光起電力により電気を、発生させるものである。

太陽電池は、パネル板状のシリコン結晶半導体の光電変換素子を用いたものが汎用されている。この光電変換素子は、ヒ素を混入したｎ型シリコン結晶の薄膜に、ホウ素を含有させたｐ型シリコン結晶の薄膜を積層させ、両薄膜に電極を接続させたものが知られている。このような光電変換素子を、ガラス製カバーやアクリル樹脂又はエポキシ樹脂等の透明樹脂製カバーで被覆して、太陽電池アセンブリとしている。ガラス製カバーは重くて任意の形状に成形加工し難いうえ割れ易く、一方透明樹脂製カバーは耐光性・耐熱性・耐擦傷性に劣り、とりわけエポキシ樹脂製カバーは経時的に黄変して光の透過を妨害してしまう。しかも、入射光側の電極でその光が遮られ十分に活用されない。さらに高価な高純度のシリコン結晶の薄膜を積層させるのは煩雑で歩留まりが悪いうえコストがかかる。

凸レンズやフレネルレンズでパネル薄片状の光電変換素子に光を集束させる太陽電池アセンブリも知られている。このような太陽電池アセンブリは、レンズと光電変換素子との間の空気層があるために光電変換素子の表面反射による光のロスを生じてしまう。

光−電気エネルギー変換半導体は、特定の領域の波長しか変換しない。波長スペクトル域が広い太陽光を光−電気エネルギー変換するために、非特許文献１のように、複数の光−電気エネルギー変換半導体を積層して太陽光の全波長領域に対して光電変換する素子が知られている。このような素子は、多層のため構造が複雑で製造し難く、実用性・汎用性に欠けるうえ、製造コストが高く、そのために広範囲に多数設置すると多額を必要とする。

特許文献１には、第１半導体層とその外方の第２半導体層とを有するほぼ球状の光電変換素子とを有する略球状の光電変換素子が、複数の椀状で反射性支持体の各凹部に配置されている安価な光発電装置が開示されている。このような光発電装置は、多方位からの反射光を受光して光電変換できる。しかし、波長スペクトル域が広い太陽光の内のごく一部の波長域の光を、光−電気エネルギー変換しているに過ぎず、エネルギー変換効率が悪い。

石油や石炭のような埋蔵型エネルギー資源は、無尽蔵でないうえ、国際摩擦、二酸化炭素ガスの排出による地球温暖化、インフラ整備の必要性などの問題があることから、太陽光を用いた太陽電池の汎用化に向けて、従来のものよりもエネルギー変換効率や出力を向上させ、製造コストを低減させるための研究が進められている。

「集光型化合物太陽電池」、シャープ技報、シャープ株式会社、２００５年１２月、第９３号、ｐ．４５−５３

特許第３４９０９６９号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、屋内外での設置場所や向きに依存することなく、垂直に又は斜めから入射する光を効果的に利用して高出力の電気を長時間安定して発生でき、光電変換できない波長の光を波長を変えて光電変換できるようにして光電変換効率を良くし、また、強い光や熱に長期間曝されても黄変したり劣化したりせず耐光性や耐熱性に優れ、寿命が長くて信頼性が高く、簡易な構造であって、簡便に製造でき生産性が良く、環境保全に資する安価な太陽電池アセンブリを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載の太陽電池アセンブリは、半導体層を積層した光電変換素子へ入射光を反射して集束させる反射凹面の底部又はその上部に夫々、前記光電変換素子が配置され、前記反射凹面の少なくとも開放面が、光を透過するシリコーン樹脂で形成されている樹脂体で覆われ、前記樹脂体の内に前記光電変換素子が封止されており、前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であって、前記樹脂体の光入射面が、導光板及び導光フィルムの何れかの導光材と、積層されて一体化されており、前記導光材が、前記樹脂体上でのみ積層しており、かつ、前記樹脂体の光入射面よりも広いことにより、前記導光材へ入射した光を前記樹脂体へ向け導光するものであり、前記光電変換素子は、一方の半導体層の表面が他方の半導体層で覆われ、他方の半導体層の欠落部分から一方の半導体層が露出しているものであり、それら一方又は他方の半導体層のうち片方の半導体層が電極に接続し、もう片方の半導体層が電極エレメントに接続しており、前記反射凹面が電極を兼ねる金属層からなり、前記一方又は他方の半導体層のうち片方の半導体層が前記金属層に接続されつつ前記光電変換素子が配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１に記載されたもので、前記導光材が、それに対応する部位の前記導光材の内部に光散乱剤が含有され、又はそれに対応する前記導光材の面にナノメートルオーダーの凹凸が付されて粗らされていることによって、光散乱を発生させるものであることを特徴とする。

請求項３に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１又は２に記載されたもので、前記導光材が、前記樹脂体の光入射面と対峙して設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜３の何れかに記載されたもので、前記導光材の材質が、ポリアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素含有樹脂、又はポリカーボネート樹脂であることを特徴とする。

請求項５に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜４の何れかに記載されたもので、前記導光材の光が入射しない面及び／又は端面が、めっき又は酸化チタン被膜で覆われていることを特徴とする。

請求項６に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜５の何れかに記載されたもので、前記導光材又は前記樹脂体の光入射面が、ポリパラキシリレンの被膜又はフッ素含有樹脂の被膜で被覆されていることを特徴とする。

請求項７に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜６の何れかに記載されたもので、前記樹脂体に、蛍光材及び／又はりん光材が含有され、又は蛍光材及び／又はりん光材を含有する層が付されていることによって、前記光電変換素子に前記入射光が到達する途中に、その光の一部を波長変換する蛍光材及び／又はりん光材が配置されていることを特徴とする。

請求項８に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜７の何れかに記載されたもので、前記光電変換素子が、蛍光材及び／又はりん光材を含有する層で被覆されていることを特徴とする。

請求項９に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜８の何れかに記載されたもので、前記光電変換素子が前記反射凹面に接触して載置され前記樹脂体で封止されているものを単位として、かかる単位の構成が、前記樹脂体と前記反射凹面が連続していることにより連結していることを特徴とする。

請求項１０に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜９の何れかに記載されたもので、前記樹脂体が、光散乱剤を含有していることを特徴とする。

請求項１１に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜１０の何れかに記載されたもので、前記樹脂体の光入射面が、ナノメートルオーダーの凹凸が付されて粗らされていることを特徴とする。

請求項１２に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜１１の何れかに記載されたもので、前記シリコーン樹脂原料組成物が、前記ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとしつつ、オルガノハイドロジェンポリシロキサンと、重金属系触媒、有機金属化合物、及び金属脂肪酸塩から選ばれる触媒とを含むことを特徴とする。

請求項１３に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜１２の何れかに記載されたもので、前記シリコーン樹脂が、その硬度をＪＩＳＫ７２１５の方法により測定されるショアＤ硬度で２０°〜９０°とすることを特徴とする。

請求項１４に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜１３の何れかに記載されたもので、ゲル状又はゴム状の前記付加反応硬化型のシリコーン樹脂であることを特徴とする。

請求項１５に記載の太陽電池アセンブリは、請求項１〜１４の何れかに記載されたもので、前記シリコーン樹脂原料組成物が無溶媒であることを特徴とする。

本発明の太陽電池アセンブリは、入射光を光電変換素子に誘導しつつ、その素子に直接誘導できなかった入射光をこの素子に向けて内面反射（全反射）させて、効率よく光電変換して電気を発生させることができるものである。特に反射凹面が椀状であって凹面底部又はその上部に球状、板状、柱状、直方体状、多角体状、円錐状、又は多角錐状の小さな光電変換素子が配置されていると、多方向からの入射光を方向に依存することなく光電変換素子へ誘導できるので、棒状の大きな光電変換素子やシート状の広い光電変換素子のように入射方向に依存する場合よりも、格段に光電効率が良い。しかも透明樹脂体による封止により空気との屈折率が相違する樹脂により、斜めに入射した光を屈折させて、光電変換素子へ直接到達させたり光電変換素子より大きな反射凹面で反射させて間接的に光電変換素子へ到達させたりして、効率的に光電変換させることができる。

この太陽電池アセンブリは、入射光の波長の内、光電変換素子で光電変換できない波長の一部を光電変換可能な波長へ蛍光材やりん光材で変換し、より効率よく光電変換し、光電変換効率を向上させるというものである。蛍光材やりん光材を有していると、発光素子からの光の波長と異なる波長の蛍光やりん光を発することができるので、蛍光材やりん光材の選択により、光電変換素子の変換特性に応じて所望のさまざまな波長の光を光電変換素子へ到達させることができる。特に、少なくとも蛍光材またはりん光材を含む層で光電変換素子の周囲を被覆することにより、小さな層面積で光電変換素子に入射する光を効率よく、蛍光材またはりん光材が発光する特定波長に波長変換することができる。

この太陽電池アセンブリは、軽くて耐光性・耐熱性・耐衝撃性に優れ任意の形状に成形できるシリコーン樹脂等の樹脂体内に光電変換素子が封止されたものであるから、振動や高温に曝されることによって、破損しない。

樹脂、特にシリコーン樹脂で形成された樹脂体は、屈折率が比較的高く、太陽光のような様々な波長の光に対する高い透過率を有し、さらに蛍光またはりん光を吸収することなく効率よく導光し、しかも経時的に黄変したり変質したりする劣化を惹き起こさないので、入射光の損失が少なく、光電変換効率が良い。また、この樹脂体が、赤外線や紫外線等の光、水、熱、振動に対し安定であるから、太陽電池アセンブリは、風雨や長期間の強い日差しに曝されても、劣化せず、耐光性・耐候性・耐熱性のような耐久性に優れ、寿命が長く、信頼性がある。

しかも封止により空気との屈折率が相違する樹脂体により、支持体の縁で遮られて光電変換素子へ向わず斜めに入射した光を樹脂体により屈折させて、光電変換素子へ直接到達させたり深く大きな反射凹面で反射させて間接的に光電変換素子へ到達させたりして、効率的に光電変換させることができる。

この樹脂体が、硬質のシリコーン樹脂で成形されたものであっても、軟質のシリコーン樹脂のゲルやゴムで成形されたものであっても、優れた光透過性を示すので、この太陽電池アセンブリは、光の損失が少ない。

太陽電池アセンブリは、その外面を触っても、反射凹面に直接触せず、手垢等で反射凹面が汚されないので、取扱い易い。特にシリコーン樹脂が静電気を帯び難く塵や埃と相互作用し難いから、太陽電池アセンブリは、汚れ難い。

さらに樹脂体がシリコーン樹脂製で軟質のゲル又はゴムであると、フレキシブルであり、部材毎の膨張率の相違に基づく熱による変形を吸収し、又、人為的な曲げによる応力を吸収するから、太陽電池アセンブリは、曲げられても破損しない。樹脂体がシリコーン樹脂製で硬質の樹脂であると、太陽電池アセンブリは、堅固で頑丈となる。

反射凹面を覆っているその樹脂が光散乱剤を有していると、その樹脂に入射した光を散乱させて効率よく光電変換素子へ照射させることができる。また反射凹面を覆っているその樹脂の光入射面が、微細なナノメートルオーダーの凹凸を付して粗らされていると、入射角度が変わっても樹脂の光入射面で全反射しないから、多方向から光を効率よく入射させて光電変換素子へ照射させることができる。

本発明を適用する太陽電池アセンブリの一形態の一部を示す斜視図である。本発明を適用する太陽電池アセンブリの一部の断面図である。本発明を適用する別な太陽電池アセンブリの形態の一部を示す断面図である。本発明を適用する別な太陽電池アセンブリの形態の一部を示す断面図である。本発明を適用する別な太陽電池アセンブリの形態の一部を示す断面図である。本発明を適用する別な太陽電池アセンブリの一部の製造途中を示す断面図である。本発明を適用する別な太陽電池アセンブリの形態の一部を示す断面図である。本発明を適用する太陽電池アセンブリの一形態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

本発明の太陽電池アセンブリの実施の形態の一例を示す図１〜図８を参照しながら説明する。

太陽電池アセンブリ１は、図１（Ａ）に示すように、反射凹面２の複数が平面上に最密充填状態で整然と並び、それらの各々の底部に光電変換素子３が配置され、夫々の開放面側の反射凹面の内面部内が、光を透過する樹脂であるシリコーン樹脂例えばポリジメチルシロキサンで封止されて樹脂体４を形成している。樹脂体４は、その反射凹面２の内面部内を充填してその凹形状に符合し、入射部位で平面状になっている。また場合によっては中央が盛り上っている凸状としてもよく、中央が退けた凹状としてもよい。

反射凹面２は、反射性に優れた金属製で、例えば金属メッキ層、金属蒸着層、あるいはプレス加工した薄い金属箔や金属板層を有するものである。反射凹面２の形状は、それの各上端面が、六角形となっており、それの底部近傍が、入射光を反射させて光電変換素子３に集光させる放物曲面、双曲面、楕円曲面、球面のような曲面となっているものである。この反射凹面２の複数が、互いに上端面の六角形の辺を接するように、整然と並べられていることにより、それらの上端面があたかも蜂の巣状のようになっている。同図に示していないが、反射凹面の複数が間隔をあけて連なっていてもよい。

太陽電池アセンブリ１は、図１（Ｂ）に示すように、太陽電池素子３が、入射面側に配置され電極線に接続されていてもよい。

太陽電池アセンブリ１の断面図である図２（Ａ）に示すように、光電変換素子３は、内部の略球状のｐ型シリコン半導体３ａとその周りを覆ってＰＮ接合しているｎ型シリコン半導体３ｂとからなる。ｎ型シリコン半導体３ｂの下端が研磨されて欠落しており、そこからｐ型シリコン半導体３ａが露出している。ｎ型シリコン半導体３ｂは、負電極を兼ねる反射凹面２のみに接続し、一方ｐ型シリコン半導体３ａは、反射凹面２の底に開いた穴を介して正電極である電極エレメント７のみに接続している。両電極である反射凹面２と電極エレメント７とは、その間で積層されている絶縁体層５で、隔離され絶縁されている。

樹脂体４の下向き凸面と、そこに被覆された反射凹面２とは、互いに符合し合う放物曲面、双曲面、楕円曲面などの曲面となっている。その反射凹面２により、光電変換素子３に直接誘導できなかった入射光の一部を反射させて光電変換素子３に集束させる。

太陽電池素子３は、略球状である例を示したが、真球状、板状、柱状、直方体状、多角体状、円錐状、又は多角錐状であってもよい。太陽電池素子３は樹脂体４の内部で、図１（Ａ）・図２（Ａ）に示すように、金属層２に接触して配置されていてもよい。太陽電池素子３は、図３(Ａ)に示すように、樹脂体４の中心近傍に配置され、一方の半導体層３ａから電線９ａが上向きに延びて金属層２に接触し、他方の半導体層３ｂから電線９ｂが下向きに延びて金属層２に開いた穴を通して絶縁体層５から導出されていてもよい。太陽電池素子３は、図３(Ｂ)に示すように、樹脂体４の中心近傍に配置され、一方の半導体層３ｂから電線９ｂが延びて金属層２に接触し、他方の半導体層３aから電線９ａが下向きに延びて金属層２に開いた穴を通して絶縁体層５から導出されていてもよい。

半導体３ａ・３ｂは、多結晶であるシリコン結晶であってもよいが、有機半導体であってもよい。このようなＳｉセルの他、ＧａＡｓセル、ＩｎＧａＰセル、ＩｎＧａＡｓセル、Ｇｅ３セル、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ／Ｇｅ３結合型セルであってもよい。

ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ／Ｇｅ３結合型セルは、ＩｎＧａＰトップセルが６６０ｎｍ以下、ＩｎＧａＡｓミドルセルが６６０〜８９０ｎｍ、Ｇｅボトムセルが８９０〜２０００ｎｍの夫々の波長領域の光をエネルギー変換する。各セルは太陽電池としてトンネル結合を介して直列に接続されている。ＩｎＧａＰセル、ＩｎＧａＡｓセル、Ｇｅ３セルを単独で用いてもよい。

樹脂体４には、蛍光材１１及び／又はりん光材が含有されている。例えば、６００ｎｍ近傍の波長の光を電気エネルギーに変換するために、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ／Ｇｅ３結合型セルの表面を、近紫外乃至青色の波長の光により励起して６００ｎｍの蛍光を発するＹＡＧ蛍光材を含有するシリコーンゴム組成物で樹脂体４が形成される。

このような蛍光材１１やりん光材は、太陽光などの入射光の波長を別な波長に変換して、変換された波長が光電変換素子の光電変換特性に適合するものであれば、その種類や量は特に限定されない。その粒子径が１〜２００μｍの範囲にあると、発光効率が良い。

無機の赤色発光蛍光材として、
下記組成式（１）
Ｌｉ_ｙＭ^１ _{（１−ｙ）}Ｅｕ_ａＳｍ_ｂＭ^２ _ｃＭ^３ _２Ｏ_８・・・（１）
（式（１）中、Ｍ^１はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種類、Ｍ^２はＹを含みＥｕ及びＳｍを除く希土類元素から選ばれる少なくとも１種類、Ｍ^３はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種類、ａは０．４≦ａ≦１の数、ｂは０．８≦ｂ≦１の数、ｃは０≦ｃ≦０．２の数、ｄは０≦ｄ≦０．２の数、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。）、
下記組成式（２）
Ｌｉ_ｚＭ^４ _{（１−ｅ）}ＥｕＷ_２Ｏ_８・・・（２）
（式（２）中、Ｍ^４はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種類、ｅは０．７≦ｅ＜１の数である。）例えばＬｉＥｕＷ_２Ｏ_８、
下記組成式（３）
Ｍ^５Ｅｕ_ｆＭ^６ _{（１−ｆ）}Ｍ^７ _２Ｏ_８・・・（３）
（式（３）中、Ｍ^５はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種類、Ｍ^６はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種類、Ｍ^７はＷ及びＭｏから選ばれる少なくとも１種類、ｆは０＜ｆ≦１の数である。）
下記組成式（４）
Ｍ^８ _０．５Ｅｕ_ｇＭ^９ _{（１−ｇ）}Ｍ^１０ _２Ｏ_８・・・（４）
（式（４）中、Ｍ^８はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる少なくとも１種類、Ｍ^９はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種類、Ｍ^１０はＷ及びＭｏから選ばれる少なくとも１種類、ｇは０＜ｇ≦１の数である。）例えばＣａ_0.5ＥｕＷ₂Ｏ₈、
Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、
Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、
３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎが挙げられる。

無機の青色発光蛍光材として、
ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ
が挙げられる。

無機の緑色発光蛍光材として、
ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｚｎ₂ＧｅＯ₄：Ｍｎ、
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、
下記組成式（５）
ＬｉＴｂ_ｈＭ^１１ _{（１−ｈ）}Ｗ_２Ｏ_８・・・（５）
（式（５）中、Ｍ^１１はＹを含む希土類元素（Ｔｂを除く）から選ばれる少なくとも１種類、好ましくはＹ又はＤｙ、ｈは０．８≦ｈ≦１の数である。）が挙げられる。

無機の黄色発光蛍光材として、
ＣｄＺｎＳ、
ＺｎＳＳｅにドナーとアクセプター不純物を添加したＩＩ-ＶＩ族混晶蛍光剤、
下記組成式（６）
Ｙ_３−ｉＧａ_ｉＡ_ｌ５Ｏ_１２：Ｃｅ・・・（６）
（式（６）中、ｉは０≦ｉ≦３の数である）のようなＹＡＧ：Ｃｅで例示されるＹＡＧ系蛍光剤が挙げられる。

蛍光材としては、フタロシアニン系、アゾ系、イソインドリノン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジケトピロロピロール系の顔料や染料、レーキ顔料などの有機顔料、コバルトブルー、群青、酸化鉄などの無機顔料、プラスチックの粉末を蛍光性のある染料で着色した蛍光顔料のような擬似顔料であってもよい。より具体的には、黄色顔料として、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ；橙色顔料として、赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ；赤色顔料として、縮合アゾ顔料、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ；紫色顔料として、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ；青色顔料として、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ；緑色顔料として、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンＧ；白色顔料として、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイトが挙げられる。

有機蛍光材としては、染料、例えばペリレン系、ナフタルイミド系、クマリン系、シアニン系、フラビン系、ローダミン系が挙げられる。有機蛍光染料に、チオベンジルニッケル錯体で例示されるチオベンジル遷移金属錯体、水素化フラーレン、水酸化フラーレン、マロン酸付加フラーレン、マロン酸ジターシャリーブチル付加フラーレンで例示されるフラーレン化合物を共存させてもよい。

りん光を発光するりん光剤として、例えば、イリジウム錯体、プラチナ錯体で例示される公知の金属錯体、五重項のような多重項から発光するテルビウム錯体で例示される希土類金属錯体が挙げられる。

中でも、蛍光材１１としては、発光色が青色のＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、緑色のＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，Ｍｎ，Ｚｎ₂ＧｅＯ₄：Ｍｎ、赤色のＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ、黄色乃至白色のＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）が好ましい。ＹＡＧ蛍光剤は、青色光の一部を吸収させて黄色に変換するものである。

これらの蛍光材やりん光材を単独または混合することにより、入射光を、例えば前記した特定波長に対して光電変換能を発揮する光電転換素子に適合した所望の波長の光に変換することができる。蛍光材やりん光材は、樹脂体４中に、例えば０．１〜３０質量％含ませることができる。蛍光材やりん光材を含有する層として用いる場合、０．５〜２０質量％程度含まれていることが好ましい。

太陽電池アセンブリ１は、図１（Ａ）及び図２（Ａ）を参照しながら例示的に説明すると、以下のようにして製造される。先ず、金属板を加圧プレスして、整然と並んだ縁がハニカム状の複数の反射凹面２にする部材を形成する。その凹面２の内部の開放面の表面で十分に光を反射するように、金属メッキを施し、反射凹面２の底をくり抜く。一方、そのうら面側に絶縁体層５を付し、反射凹面２の底のくり抜いた穴よりもやや小さめの同心円の穴をくり抜く。球状ｐ型シリコン結晶の周りをｎ型シリコン結晶で薄膜したシリコン球を作製する。このシリコン球の一部を平坦に研磨して、外周のｎ型シリコン半導体３ｂを欠落させその欠落部分から内部のｐ型シリコン半導体３ａを露出させる。ｎ型シリコン半導体３ｂを、負電極を兼ねる反射凹面２のみに接触させて接着固定し、露出部分に正電極エレメント７を付す。その際、正電極エレメント７と、絶縁体層５を覆うように付された通電エレメント６とを接触させる。反射凹面２の内面部内にシリコーン樹脂に蛍光材又はりん光材を混合した原料組成物を流し込んで充填し、加熱して硬化させると、その原料組成物が硬化して樹脂体４を形成し、終には太陽電池アセンブリ１が得られる。

この太陽電池アセンブリ１は、以下のようにして使用される。図２のようにこの太陽電池アセンブリ１の光電変換素子３に向けて光例えば太陽光１０を入射させる。

この太陽電池アセンブリ１の樹脂体４に入射した光は、樹脂体４が含有している蛍光材やりん光材１１で光の波長が変換されて、光電変換素子３で効率よく光電変換できる波長に変換される。

その光、例えば図２（Ａ）のように真上からの入射太陽光１０ｂは真直ぐに樹脂体４を透過し、波長変換されて、光電変換素子３の頂部に垂直に入射する。その真上よりもやや外れた入射太陽光１０ｃは樹脂体４を透過し、波長変換されて光電変換素子３の側面表面で反射し、さらに反射凹面２でも反射し光電変換素子３の底部近傍表面へ略垂直に入射する。その真上よりもかなり外れた入射太陽光１０ａは樹脂体４を透過し、波長変換されて、反射凹面２で反射し、光電変換素子３の側面表面へ略垂直に入射する。

このようにして、太陽電池アセンブリ１へ入射した光は、ｎ型シリコン半導体３ｂとｐ型シリコン半導体３ａとのＰＮ接合界面に効率よく到達し、光起電力が生じ、回路にすると、光電流が流れる。

また、図２（Ｂ）のように、斜めからこの太陽電池アセンブリ１の樹脂体４に入射した光は、反射凹面２で反射し、光電変換素子３の側面表面へ入射する。反射凹面２で反射して光電変換素子３の側面表面へ入射できなかった光は、樹脂体４の表面で内面反射（全反射）し、反射凹面２で反射し、光電変換素子３の側面表面へ入射する。

樹脂体４としてポリジメチルシロキサンの例を示したが、ポリジフェニルシロキサンであってもよく、それらの混合物であってもよい。樹脂体４中のシリコーン樹脂のフェニル基の量が多くなると屈折率が低下してしまうため、ポリジメチルシロキサンであることが好ましい。このシリコーン樹脂は、硬質であってショアＤ硬度が１０〜８０であることが好ましい。このシリコーン樹脂がこのように硬いと、そこに傷が付き難く、塵埃が付着し難く、耐光性・耐候性・耐熱性に優れた耐久性の良いものとなる。このシリコーン樹脂は、架橋密度を変えることによって、ゲル状やゴム状の軟質にしてもよい。

このシリコーン樹脂は、例えばシリコーン樹脂の原料組成物を硬化させることにより得ることができる。シリコーン樹脂の原料組成物としては、特に、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂の原料組成物が好ましい。液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂の原料組成物は、無溶媒であるため発泡することなく表面も内部も均一に硬化させることができるので好適である。

上記付加反応硬化型のシリコーン樹脂の原料組成物としては、熱硬化により透明なシリコーン樹脂を形成するものであれば特に制限されないが、例えば、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、オルガノハイドロジェンポリシロキサン及び白金系触媒等の重金属系触媒を含むものが挙げられる。

上記オルガノポリシロキサンとしては、下記平均単位式
Ｒ_ａＳｉＯ_{（４−ａ）／２}
（式中、Ｒは非置換又は置換一価炭化水素基で、好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８のものである。ａは０．８〜２、特に１〜１．８の正数である。）
で示されるものが挙げられる。ここで、Ｒとしてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基や、これらの炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基、或いはシアノ基で置換された２−シアノエチル基等のシアノ基置換炭化水素基などが挙げられ、Ｒは同一であっても異なっていてもよいが、Ｒとしてフェニル基を含むもの、特に、全Ｒのうち５〜８０モル％がフェニル基であるものが、耐熱性及び透明性の点から好ましい。

また、Ｒとしてビニル基等のアルケニル基を含むもの、特に全Ｒのうちの１〜２０モル％がアルケニル基であるものが好ましく、中でもアルケニル基を１分子中に２個以上有するものが好ましく用いられる。このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば、末端にビニル基等のアルケニル基を有するジメチルポリシロキサンやジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等の末端アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサンが挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましく用いられる。

一方、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、３官能以上（即ち、１分子中にケイ素原子に結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を３個以上有するもの）が好ましく、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン等が挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましい。また、触媒としては、白金、白金化合物、ジブチル錫ジアセテートやジブチル錫ジラウリレート等の有機金属化合物、又はオクテン酸錫のような金属脂肪酸塩などが挙げられる。これらオルガノハイドロジェンポリシロキサンや触媒の種類や量は、架橋度や硬化速度を考慮して適宜決定すればよい。

シリコーン樹脂は、特開2004-221308号公報、特開2006-328102号公報、特開2006-328103号公報、特開2006-324596号公報に記載されたものであってもよい。

また、上記成分以外に、得られるシリコーン樹脂体４の強度や透明度を損なわない程度に充填剤、耐熱材、可塑剤等を添加してもよい。

上記シリコーン樹脂の原料組成物としては、信越化学工業株式会社製のＫＪＲ６３２等の市販品を用いることができる。

前記樹脂体４は、その原料組成物を成形してシリコーン樹脂成形体とする従来公知の方法により得ることができ、例えば、注型成形等により成形することができる。なお、そのシリコーン樹脂の硬度は、ＪＩＳＫ７２１５（プラスチックのデュロメーター硬さ試験方法）の方法により測定されるショアＤ硬度で、２０°〜９０°、特に５０°〜８０°であることが好ましい。

ポリジメチルシロキサンで成形したシリコーン樹脂の透過率は約９４％、ポリジフェニルシロキサンで成形したシリコーン樹脂の透過率は約９２％であり、エポキシ樹脂で成形した場合の透過率９２％と同等である。シリコーン樹脂は、ポリジメチルシロキサンのような硬いシリコーン樹脂であると、膨張し難いうえ、紫外線などの低波長側で劣化し難く、光学特性を維持するのに適切であるため、一層好ましい。シリコーン樹脂は、ショアＤ硬度を５０°〜７０°程度とすることがより一層好ましい。

また、このシリコーン樹脂は、このようなシリコーン樹脂と同種で比較的低分子のオルガノポリシロキサンが架橋したシリコーン樹脂ゴムであってもよい。シリコーン樹脂ゴムであるシリコーン樹脂を、１−ブロモプロパンやトリクロロエチレンのような有機溶媒で洗浄し、減圧し、又は例えば１５０〜２００℃、好ましくは１５０〜１７０℃に加熱し、シリコーン樹脂ゴム中の低分子シロキサンを揮発させる前処理が施されていることが好ましい。二次加硫処理や、溶媒抽出処理が施されていてもよい。

特に、シリコーン樹脂がシリコーン樹脂ゴム製であると、水分や低分子シロキサンのような揮発成分が残存し易いので、それらを揮発させることが好ましい。

シリコーン樹脂の屈折率は、空気との屈折率との差が０．０５以上であることが好ましい。シリコーン樹脂の屈折率が、１．４１〜１．５７であると好ましい。

太陽電池アセンブリ１として、樹脂体４に蛍光材１１やりん光材が含有された例を示したが、図４(A)に示すように、蛍光材１１やりん光材を含有する層１２で光電変換素子３が被覆されているものであってもよい。また、同図(B)に示すように、透明な樹脂体４が、蛍光材１１やりん光材が含有された層１２で覆われて、付されたものであってもよい。

太陽電池アセンブリ１は、図５(A)で示すように、蛍光材１１やりん光材が含有された樹脂体４を、硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質であるシリコーン樹脂製の保護板８で覆ったものであってもよい。保護板８は後記する導光板を兼ねることができ、樹脂体４の入射面より広くすることができる。同図(B)のように、樹脂体４として、反射凹面２の内面部内を丁度充填しその上部を平坦にして蛍光材１１やりん光材が含有された下部樹脂体４ａの上を、蛍光材やりん光材が含有されていない硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質である平凸レンズ状の上部樹脂体４ｂで覆い一体化したものであってもよい。また、同図(C)のように、樹脂体４として、反射凹面２の内面部内を丁度充填しその上部を平坦にして下部樹脂体４ａの上を硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質である平凸レンズ状の上部樹脂体４ｂで覆い、上下部樹脂体４ａ・４ｂが蛍光材１１やりん光材を含有し一体化されたものであってもよい。また、同図(D)のように、反射凹面２の内面部内を丁度充填しその上部を平坦にして蛍光材１１やりん光材を含有している下部シリコーン樹脂体４ａの上を、硬質又はゲル状若しくはゴム状の軟質であるフレネルレンズである上部シリコーン樹脂体４ｂで覆い一体化したものであってもよい。上部シリコーン樹脂体４ｂは、その他の形状のレンズであってもよい。また、同時にシリコーン樹脂体４ｂに各種形状のレンズを成形してもよい。シリコーン樹脂体で反射凹面２の内面部内を丁度充填する例を示したが、途中まで充填したものであってもよく、またその一部が蛍光材１１やりん光材で覆われたものであってもよい。

樹脂体４または保護板８の入射面が、ポリパラキシリレン類の皮膜、又はフッ素含有樹脂の皮膜で被覆されていてもよい。

樹脂体４または保護板８、とりわけシリコーン樹脂が、摩擦係数や誘電率が小さいポリパラキシリレン類の被膜又はフッ素含有樹脂の被膜で、表面被覆されたものであると、強い太陽光に曝されたりそれにより樹脂体４表面で静電気、熱、又はプラズマが発生したりしても、樹脂体４の変質、樹脂体４表面の劣化等を起こし難い。そのため、樹脂体４が炎天下で太陽光等に長期間曝されても、黒ずんで汚れたり劣化したりする恐れがなく、光を効率よく透過させ、太陽電池アセンブリ１の寿命が一層延びる。しかも、ポリパラキシリレン類の被膜は、均質に蒸着されるうえ、熱安定性、光透過性、耐擦傷性、耐寒性、耐薬品性、耐紫外線性に優れるので、樹脂体４は、黄変等の劣化がなく、耐久性に優れる。さらに塵埃を寄せ付け難い。

樹脂体４は、入射部位が平面状、凸レンズ状、フレネルレンズ状、プリズム状であっても、また、樹脂体４または保護板８の表面にナノオーダーの凹凸が付されていてもこの被膜で均質に被覆される。

この被膜が施された樹脂体４または保護板８を有する太陽電池アセンブリ１は、光電変換素子３に十分な光量を入射させることができるので、光電変換効率が極めて良い。しかも長期間、黒ずむことなく安定して十分な光量を光電変換素子３に入射させることができるので、面倒な部品交換の必要がない。

例えば、シリコーン樹脂は、塩素含有ポリパラキシリレンである「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；パリレンは登録商標）の被膜で被覆される。より具体的には、以下のようにして樹脂体４は被覆される。樹脂体４の表面に、「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；パリレンは登録商標；-[(ＣＨ_２)-Ｃ_６Ｈ_３Ｃｌ-(ＣＨ_２)]_ｎ-）の被膜を形成する。例えば、「パリレンＣ」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類二量体を気化室に入れ減圧下で加熱し、蒸発したダイマーを熱分解室に誘導し、反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、シリコーン樹脂に蒸着させて重合させると、ポリパラキシリレン類の被膜が形成され、樹脂体４が得られる。

なお、樹脂体４が「パリレンＣ」であるポリパラキシリレン類の被膜で蒸着された例を示したが、「パリレンＣ」に代えて、パラキシリレンダイマー（ＤＰＸ）から得られる「パリレンＮ」（日本パリレン株式会社製の商品名）、テトラクロロパラキシリレンダイマーから得られる「パリレンＤ」（日本パリレン株式会社製の商品名）を用いてもよい。この原料であるダイマーを低圧下で約６００℃に加熱して昇華させて、反応性の高いパラキシリレンラジカルガスを生成させ、蒸着させてポリパラキシリレン類の被膜を形成してもよい。中でも、「パリレンＣ」で、ポリパラキシリレン類の被膜が蒸着されていると一層好ましい。これらポリパラキシリレン類の屈折率ｎ_d ²³は、例えば「パリレンＮ」が１.６６１、「パリレンＣ」が１.６３９であり、シリコーン樹脂の屈折率１.４１〜１．５７やエポキシ樹脂の屈折率１.５５〜１.６１より、高い。そのため、可視光例えば波長λの光を透過させるシリコーン樹脂と、被膜素材のこれらパリレン及びλの整数倍となる光学距離とを適宜選択することにより、表面反射防止等の光学特性を調整できる。

ポリパラキシリレン類の被膜は、原料のダイマーの量や蒸着時間を調節することにより、均一に所望の厚さに調製できる。

このようなポリパラキシリレン類の蒸着によれば、基材であるシリコーン樹脂を加熱する必要がないので、シリコーン樹脂を熱変形させてしまう恐れがない。また、ジパラキシリレンラジカルのシリコーン樹脂への付着と重合とが同時に進行して蒸着されているため、製造工程が短く簡易である。

ポリパラキシリレン類は、蒸着によりシリコーン樹脂に付された例を示したが、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、塗布により付されていてもよい。

別な態様の太陽電池アセンブリ１は、図１及び図６を参照しながら説明すると、以下のようにして製造される。

先ず、球状ｐ型シリコン結晶の周りをｎ型シリコン結晶で薄膜したシリコン球を作製する。複数を整然と四方に並ぶ凸面を有する透明体とするための多数の凹みを有する金型を作製する。各凹みにシリコン球の一部が幾分嵌まる第二の凹みを作製しておく。そこへ、シリコン球を入れ、さらにシリコーン樹脂の液状原料組成物を流し込み硬化させて、シリコン球を内包した樹脂体４が多数並んだ部材を成形する。その上部平面に、マスキング材であるフィルムを貼付する。それを金型から取り出し、次にポリパラキシリレン類である「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；「パリレン」は登録商標；-[(ＣＨ_２)-Ｃ_６Ｈ_３Ｃｌ-(ＣＨ_２)]_ｎ-）の被膜を設けるため、「パリレンＣ」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類２量体を気化室に入れ減圧下で加熱して、蒸発したダイマーが熱分解室に誘導され反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、樹脂体４の凸面側に蒸着させて５〜３０００ｎｍ、好ましくは５０〜２０００ｎｍ、更に好ましくは１００〜１０００ｎｍのポリパラキシリレン類コーティング処理し、下塗り層を形成させる。その上に、真空蒸着により、樹脂体４の凸面に、厚さ数ミクロンの金属メッキ２を形成させる。シリコン球は樹脂体４の凸面から僅かに突き出たままであり、ｎ型シリコン半導体３ｂは、負電極を兼ねる金属メッキ２のみに接触している。その後、マスキング材を剥がす。図６(A)のように樹脂体４の凸面から突き出たシリコン球の頂点近傍を平坦に研磨し、外周のｎ型シリコン半導体３ｂを欠落させその欠落部分から内部のｐ型シリコン半導体３ａを露出させる。ｎ型シリコン半導体３ｂは、負電極を兼ねる金属メッキである反射凹面２のみに接触したままとなっている。その露出部分に正電極エレメント７を付す。正電極エレメント７と、絶縁体層５を覆うように付された通電エレメント６とを接触させると、同図(B)のような太陽電池アセンブリ１が得られる。

さらに別な態様の太陽電池アセンブリ１は、図７に示すように、反射凹面２が、金属層、又は該シリコーン樹脂との屈折率の異なる透明層、酸化チタンや金属粉末等の反射材を含む樹脂層であって、樹脂体４を被覆した一体型のものである。

樹脂体４は、光散乱剤を含有していてもよい。光散乱剤は、例えばシリカ粉末や炭酸カルシウム粉末のような無機粉末、アクリル樹脂粉末のような有機粉末が挙げられる。中でも光散乱剤は、市販の多孔質シリカ、フュームドシリカ、高い光散乱係数を示す炭酸カルシウム粉末が好ましい。その平均粒径は、２００〜７０００ｎｍ程度であることが好ましい。

樹脂体４の入射面に、ナノメートルオーダー、例えば５〜３０００ｎｍ、好ましくは５０〜２０００ｎｍ、より好ましくは７０〜１０００ｎｍ、より一層好ましくは２００〜８００ｎｍ、なお一層好ましくは４００〜５００ｎｍの表面粗さの凹凸が付されていてもよい。この範囲であると、表面の全反射が無くなり、光の入射効率が良くなる。入射面に成形された凸状、フレネルレンズ状、又はプリズム状の面に付されてもよい。

ナノメートルオーダーの凹凸は、反射凹面と反対側の入射部位で平面状、凸状、又はフレネルレンズ状に樹脂体４を成形するのに用いられる金型に、電子ビームリソグラフィー処理、ブラスト処理、ナノメートルオーダー径の微粒子を含む組成物を吹付ける吹付塗装処理、ケミカルエッチング処理のような凹凸処理を施しておくことにより、形成することができる。特に樹脂体４が、シリコーン樹脂であると、転写性が良いので、金型の凹凸を正確に反転して、樹脂体４の入射部位にナノメートルオーダーの凹凸を形成することができる。

図８に示すように、太陽電池アセンブリ１は、導光板や導光フィルムのような導光材１３で覆われていてもよい。導光板や導光フィルムは、太陽電池アセンブリ１を覆いそれよりも広範囲に付されていることが好ましい。これにより、太陽電池アセンブリ１に直接、光が入射しなくても、導光板や導光フィルムに光が入射すると、効率よく光電変換できる。導光板や導光フィルムが、前記のようなナノメートルオーダーの凹凸を有していてもよい。導光板や導光フィルムの材質は、ポリアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル樹脂、フッ素含有樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられるが、特にシリコーン樹脂が好ましい。折角入射した光が導光板や導光フィルムから漏洩しないように、導光板や導光フィルムの光が入射しない面及び/または端面が、めっきや酸化チタン被膜で覆われていることが好ましい。また、導光された光が、樹脂体に向けて出射するよう樹脂体４の入射面に対応する部位の導光板の内部に炭酸カルシウムやシリカなどの光散乱剤１４を含有するか、樹脂体４の入射面に対応する導光板の面にナノメートルオーダーまたはそれより大きい凹凸を付けて光散乱を発生させることが好ましい。

導光板は、太陽電池アセンブリ１と空間を隔てて前記の形状が樹脂体４の入射面と対応して設けられていてもよい。また、樹脂体４の入射面より広く設けられていてもよい。

太陽電池アセンブリ１は、導光板や導光フィルムを支持する部材を有していてもよい。

太陽電池アセンブリ１は、反射防止被膜で覆われていてもよい。

本発明の太陽電池アセンブリを試作した例を以下に示す。

（実施例１）
紫外線領域では光電エネルギー変換せず、６００ｎｍ〜７００ｎｍの領域の波長の照射により光電エネルギー変換するＩｎＧａＡｓ系半導体層からなる球状の半導体素子を、椀型の反射セルの底部に設置し、近紫外領域の波長により赤色光を励起する平均粒径５０μｍのユーロピウム系蛍光体を１２質量％含有したシリコーンゴムキャップを、この球状の半導体素子に被せ、次に、椀型の反射セル部内の空間を、透明シリコーン樹脂で封入して、太陽電池アセンブリを作製した。その光電エネルギー変換効率を測定した。その結果を、表１に示す。

（比較例１）
蛍光体を含有したシリコーンゴムキャップを用いなかったこと以外は、実施例１と同様して、太陽電池アセンブリを作製した。その光電エネルギー変換効率を測定した。その結果を、表１に示す。

表１から明らかな通り、実施例１の太陽電池アセンブリは、比較例１のものよりも、格段に光電エネルギー変換効率が高かった。

（実施例２）
ＩｎＧａＰ系半導体素子からなる光電エネルギー変換する二層の球状の半導体素子を、椀型の反射セルの底部に設置し、平均粒径７μｍのＹＡＧ蛍光体１０質量％含有したシリコーンゴムキャップを、この球状の半導体素子に被せたこと以外は、実施例１と同様にして、太陽電池アセンブリを作製した。この太陽電池アセンブリを用いると、６６０ｎｍ以下の変換効率の高いＩｎＧａＰ系半導体素子が光電変換し易い波長領域に、近紫外領域の光を効率的に変換することができた。

本発明の太陽電池アセンブリは、光電変換効率がよく任意の形状の基板に備え付けることができるから、家屋の屋根、携帯電子機器、自動車、人工衛星等に搭載して用いることができる。

１は太陽電池アセンブリ、２は反射凹面、３は光電変換素子、３ａはｐ型シリコン半導体、３ｂはｎ型シリコン半導体、４は樹脂体、４ａは下部樹脂体、４ｂは上部樹脂体、５は絶縁体層、６は電通エレメント、７は電極エレメント、８は保護板、９ａ・９ｂは電線、１０・１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄ・１０ｅ・１０ｆは太陽光、１１は蛍光材、１２は蛍光層、１３は導光材、１４は光散乱剤である。

Claims

半導体層を積層した光電変換素子へ入射光を反射して集束させる反射凹面の底部又はその上部に夫々、前記光電変換素子が配置され、
前記反射凹面の少なくとも開放面が、光を透過するシリコーン樹脂で形成されている樹脂体で覆われ、前記樹脂体の内に前記光電変換素子が封止されており、
前記シリコーン樹脂が、ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするもので、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂原料組成物を熱硬化した付加反応硬化型シリコーン樹脂であって、
前記樹脂体の光入射面が、導光板及び導光フィルムの何れかの導光材と、積層されて一体化されており、
前記導光材が、前記樹脂体上でのみ積層しており、かつ、前記樹脂体の光入射面よりも広いことにより、前記導光材へ入射した光を前記樹脂体へ向け導光するものであり、
前記光電変換素子は、一方の半導体層の表面が他方の半導体層で覆われ、他方の半導体層の欠落部分から一方の半導体層が露出しているものであり、それら一方又は他方の半導体層のうち片方の半導体層が電極に接続し、もう片方の半導体層が電極エレメントに接続しており、
前記反射凹面が電極を兼ねる金属層からなり、前記一方又は他方の半導体層のうち片方の半導体層が前記金属層に接続されつつ前記光電変換素子が配置されていることを特徴とする太陽電池アセンブリ。
前記導光材が、それに対応する部位の前記導光材の内部に光散乱剤が含有され、又はそれに対応する前記導光材の面にナノメートルオーダーの凹凸が付されて粗らされていることによって、光散乱を発生させるものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池アセンブリ。
前記導光材が、前記樹脂体の光入射面と対峙して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池アセンブリ。
前記導光材の材質が、ポリアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素含有樹脂、又はポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記導光材の光が入射しない面及び／又は端面が、めっき又は酸化チタン被膜で覆われていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記導光材又は前記樹脂体の光入射面が、ポリパラキシリレンの被膜又はフッ素含有樹脂の被膜で被覆されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記樹脂体に、蛍光材及び／又はりん光材が含有され、又は蛍光材及び／又はりん光材を含有する層が付されていることによって、前記光電変換素子に前記入射光が到達する途中に、その光の一部を波長変換する蛍光材及び／又はりん光材が配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記光電変換素子が、蛍光材及び／又はりん光材を含有する層で被覆されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記光電変換素子が前記反射凹面に接触して載置され前記樹脂体で封止されているものを単位として、かかる単位の構成が、前記樹脂体と前記反射凹面が連続していることにより連結していることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記樹脂体が、光散乱剤を含有していることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記樹脂体の光入射面が、ナノメートルオーダーの凹凸が付されて粗らされていることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記シリコーン樹脂原料組成物が、前記ジメチルオルガノポリシロキサンをベースポリマーとしつつ、オルガノハイドロジェンポリシロキサンと、重金属系触媒、有機金属化合物、及び金属脂肪酸塩から選ばれる触媒とを含むことを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記シリコーン樹脂が、その硬度をＪＩＳＫ７２１５の方法により測定されるショアＤ硬度で２０°〜９０°とすることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記シリコーン樹脂が、ゲル状又はゴム状の前記付加反応硬化型のシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。
前記シリコーン樹脂原料組成物が無溶媒であることを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載の太陽電池アセンブリ。