JP5673332B2 - 太陽電池モジュールおよび太陽電池 - Google Patents
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Description
本発明の太陽電池モジュールについて説明する。
本発明の太陽電池モジュールは、透明基板と、上記透明基板上に平面的に配列された複数個の太陽電池セルと、上記複数個の太陽電池上に配置されたレンチキュラーレンズと、上記レンチキュラーレンズ上に配置されたスクリーン層とを有し、上記太陽電池セルは、上記透明基板上に形成され、透光性を有する第1電極層と、上記第1電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第2電極層とを有し、隣接する上記太陽電池セルの間に、上記透明基板上に上記太陽電池セルが形成されていない透過領域が配置されていることを特徴とする。
図1は本発明の太陽電池モジュールの一例を示す概略図であり、図2は、図1のA−A線断面図であり、図3は図1に示す太陽電池モジュールにおいてレンチキュラーレンズおよびスクリーン層を省略した概略斜視図であり、図5は、本発明に用いられる太陽電池セルの一例を示した概略斜視図である。図1〜図2に示すように、本発明の太陽電池モジュール100は、透明基板1と、上記透明基板1上に平面的に配列され接続部6によって電気的に接続されている複数個の太陽電池セル10と、上記複数個の太陽電池セル10上に配置されたレンチキュラーレンズ5と、上記レンチキュラーレンズ5上に配置されたスクリーン層8とを有するものである。複数個の太陽電池セル10は、所定の間隔を置いて配列されており、隣接する太陽電池セル10の間には、透明基板1上に太陽電池セル10が形成されていない透過領域12が配置されている。
図5に示すように上記太陽電池セル10は、上記透明基板1上に形成され、透光性を有する第1電極層2と、上記第1電極層2上に形成された光電変換機能層3と、上記光電変換機能層3上に形成され、遮光性を有する第2電極層4とを有するものである。
図2に示す太陽電池モジュール100においては、太陽電池セル10の第2電極層4が遮光性を有するので、透明基板1側が受光面となり、透過領域12から光20を採光することになる。受光面と反対側の面にはレンチキュラーレンズ5が設けられているので、透明基板1側から透過領域12を介して入射した光20は、レンチキュラーレンズ5により拡散され、拡散した光30が上記レンチキュラーレンズ5と所定の距離Lをおいて配置されたスクリーン層8に投影される。上記レンチキュラーレンズ5は、透明基板1側から入射した光20を光の屈折作用により光の進行方向を曲げて拡散し、この光の屈折は上記レンチキュラーレンズ5の径、ピッチ、曲率、拡散角、厚み等に応じて調整される。これにより、上記透過領域12から入射した光20はレンチキュラーレンズ5によって拡散し、レンチキュラーレンズ5により拡散された光30は、レンチキュラーレンズ5上に配置されたスクリーン層8に投影され、太陽電池セル10が形成されている遮光領域13にも光が回り込むので、太陽電池セル10が形成されていない透過領域12と太陽電池セル10が形成されている遮光領域13とで明るさを均一にすることができ、太陽電池モジュール100の全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
また、太陽電池セル10が有色の有機系太陽電池である場合には、第2電極層4が遮光性を有するので、透明基板1側から太陽電池セル10を光が透過せず、自然光の色調で採光することができる。
以下、本発明の太陽電池モジュールの各構成について説明する。
本発明に用いられるレンチキュラーレンズは、複数個の太陽電池セル上に配置されるものであり、太陽電池セルの受光面とは反対側の面に設けられるものである。
以下、本発明に用いられるレンチキュラーレンズについて説明する。
本発明の太陽電池モジュールが有する透過領域は、上記透明基板上に上記太陽電池セルが形成されていない領域のことであり、隣接する太陽電池セルの間に配置されているものである。本発明においては、上記透過領域より採光する。
図3に示す例において、隣接する太陽電池セル10a、10b、10cは所定の間隔を置いて規則的に配置され、各太陽電池セル10a、10b、10cの間には透過領域12が配置される。一方、図4に示す例においては、隣接する太陽電池セル10aと10bは所定の間隔を置いて配置され、太陽電池セル10a、10bの間に透過領域12が配置されているのに対し、隣接する太陽電池セル10bおよび10cは直接接するように配置され、太陽電池セル10b、10cの間には透過領域は配置されていない。
透過領域は隣接する太陽電池セルの間に配置されていればよく、例えば、一部の隣接する太陽電池セルの間に配置されていてもよく、全ての隣接する太陽電池セルの間に配置されていてもよい。中でも、図3に示すように、全ての隣接する太陽電池セルの間に透過領域が配置されていることが好ましい。また、透過領域が規則的に配置されている方が好ましい。透過領域を介して採光する光の明るさがより均一になるからである。
本発明に用いられる透明基板としては、特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス(登録商標)、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン(PES)フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム、ポリエーテルイミド(PEI)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、ポリエステルナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)等の樹脂製フィルムを挙げることができる。中でも、透明基板が樹脂製フィルムのフレキシブル材であることが好ましい。
なお、上記光透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
本発明に用いられるスクリーン層は、上記レンチキュラーレンズ上に配置されるものである。
x≒L×tanθ×2
上記式においては、上記図2に示すように、xはスクリーン層8に投影される光の範囲(幅)、Lはスクリーン層8とレンチキュラーレンズ5との距離、θはレンチキュラーレンズ5の拡散角である。
スクリーン層と、レンチキュラーレンズとの距離Lが大きくなるほど、上記スクリーン層に投影される光の範囲xは広がるため、スクリーン層での明るさがより均一になる効果が得られる。
例えば、θ=80°のレンチキュラーレンズ5を使用した場合であって、透過領域12に挟まれた遮光領域13の幅が10mmである場合、遮光領域13を透過領域12からの拡散光により明るくするためには、スクリーン層8に投影される光の範囲(x)は少なくとも10mmであればよく、このときスクリーン層8とレンチキュラーレンズ5との距離(L)は少なくとも約0.6mmであることが好ましい。
本発明において、後述するように透過領域に挟まれた遮光領域の好ましい幅は500μm〜50mmの範囲内である。遮光領域の幅が500μmである場合、x≧500μmであればよく、θ=80°のとき、スクリーン層8とレンチキュラーレンズ5との距離は、L≧0.03mmとなることが好ましい。また、遮光領域の幅が50mmである場合、x≧50mmであればよく、θ=80°のとき、スクリーン層8とレンチキュラーレンズ5との距離は、L≧2.7mmとなることが好ましい。
さらに、レンチキュラーレンズ5の拡散角(θ)は、上述するように5°〜80°の範囲内で選択することができるため、上記範囲内で選択される拡散角(θ)に応じて、上記関係式に従い、スクリーン層8とレンチキュラーレンズ5との距離(L)を設定することができる。
上記スクリーン層の全光線透過率としては、80%以上であることが好ましく、中でも90%以上であることが好ましく、特に95%以上であることが好ましい。
なお、全光線透過率は、可視光領域においてスガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
上記スクリーン層のヘイズとしては、40%以上であることが好ましく、中でも60%以上であることが好ましく、特に80%以上であることが好ましい。
なお、上記ヘイズは、スガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
上記フレキシブルとしては、JIS R1601のファインセラミックスの曲げ試験方法で、5KNの力をかけたときに曲がることを指す。一方、リジッドは上記曲げ試験方法で、5KNの力をかけたときに曲がらないことを指す。
本発明に用いられる太陽電池セルは、上記透明基板上に平面的に複数個配列されるものであり、上記透明基板上に形成され、透光性を有する第1電極層と、上記第1電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第2電極層とを有するものである。
図3に示す例において、隣接する太陽電池セル10a、10b、10cは所定の間隔を置いて規則的に配置され、各太陽電池セル10a、10b、10cの間に透過領域12が設けられている。一方、図4に示す例においては、隣接する太陽電池セル10aと10bは所定の間隔を置いて配置され、太陽電池セル10a、10bの間に透過領域12が設けられているのに対し、隣接する太陽電池セル10bおよび10cは直接接するように配置され、太陽電池セル10b、10cの間には透過領域12が設けられていない。
隣接する太陽電池セルの間に透過領域が設けられていればよく、例えば、一部の隣接する太陽電池セルの間に透過領域が設けられていてもよく、全ての隣接する太陽電池セルの間に透過領域が設けられていてもよい。中でも、図3に示すように、全ての隣接する太陽電池セルの間に透過領域が設けられるように太陽電池セルが配列されていることが好ましい。
また、太陽電池セルが規則的に配列されている方が好ましい。透過領域を介して採光する光の明るさがより均一になるからである。
上記遮光領域の幅が上記範囲であれば、上記透過領域から入射した光がレンチキュラーレンズによって拡散し、遮光領域に回り込む効果を十分に得ることができるからである。これにより、透過領域と遮光領域とで明るさを均一にすることができ、太陽電池モジュールの全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
なお、上記遮光領域とは、透明基板上に太陽電池セルが形成されている領域である。上記遮光領域は、図3に示すように太陽電池セルが所定の間隔をおいて配置されている場合には、1個の太陽電池セルにより画定され、図4に示すように太陽電池セルが直接接するように配置されている場合には、複数個の太陽電池セルにより画定される。
また、上記遮光領域の幅とは図3、図4に示すように、透過領域12で挟まれた遮光領域13の幅W、W1、W2を示すものである。例えば、1つの遮光領域が透過領域で囲まれており、1つの遮光領域に対して、透過領域に挟まれた遮光領域の幅が複数ある場合には、最小値を上記遮光領域の幅とする。また、図4に示すように、遮光領域によって上記遮光領域の幅が異なる場合には、全ての上記遮光領域の幅が上記範囲であることが好ましい。
太陽電池セルの配列方法としては、例えば、ストライプ状、モザイク状等が挙げられる。
上記太陽電池セルの幅が上記範囲であれば、上記透過領域から入射した光がレンチキュラーレンズによって拡散し、太陽電池セルが配置されることによって生じる遮光領域に回り込む効果を十分に得ることができるからである。これにより、透過領域と遮光領域とで明るさを均一にすることができ、太陽電池モジュールの全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
本発明に用いられる太陽電池セルが有機薄膜太陽電池である場合について説明する。
図5は本発明に用いられる太陽電池セルの一例を示す概略斜視図である。太陽電池セル10は、上記透明基板1上に形成され、透光性を有する第1電極層2と、上記第1電極層2上に形成された光電変換機能層3と、上記光電変換機能層3上に形成され、遮光性を有する第2電極層4とを有するものである。
以下、本態様における各部材について説明する。
本態様に用いられる第1電極層は、上記透明基板上に形成され、透光性を有するものである。以下、本態様における第1電極層について説明する。
第1電極層がパターン状の補助電極と透明電極とが積層されたものである場合には、透明電極のシート抵抗が比較的高い場合であっても、補助電極のシート抵抗を十分に低くすることで、第1電極層全体としての抵抗を低減することができる。したがって、発生した電力を効率良く集電することができる。
以下、透明電極および補助電極について説明する。
本態様に用いられる透明電極は、透明基板上に形成されるものである。
なお、上記全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
上記透明電極の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、0.1nm〜500nmの範囲内であることが好ましく、中でも1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄いと、透明電極のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚いと、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
本態様に用いられる補助電極は、透明基板上にパターン状に形成されるものである。補助電極は、通常、透明電極よりも抵抗値が低い。
また、フレーム部の線幅は、補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
本態様における光電変換機能層は、上記第1電極層上に形成されるものである。以下、本態様における光電変換機能層について説明する。
以下、各態様について説明する。
本発明における光電変換機能層の第1態様は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であり、電子供与性材料および電子受容性材料を含有するものである。この光電変換機能層では、光電変換機能層内で形成されるpn接合を利用して電荷分離が生じるため、単独で光電変換機能層として機能する。
また、電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子受容性化合物としては、例えばFeCl3(III)、AlCl3、AlBr3、AsF6やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
本発明における光電変換機能層の第2態様は、電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものである。以下、電子受容性層および電子供与性層について説明する。
本態様に用いられる電子受容性層は、電子受容性の機能を有するものであり、電子受容性材料を含有するものである。
本発明に用いられる電子供与性層は、電子供与性の機能を有するものであり、電子供与性材料を含有するものである。
本態様に用いられる第2電極層は、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有するものである。以下、本態様における第2電極層について説明する。
第2電極層の膜厚は、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、0.1nm〜500nmの範囲内、中でも1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、第2電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性がある。
接続部の形成方法としては、接続部をパターン状に形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばメタルマスクを用いた蒸着法を採用することができる。
本発明に用いられる太陽電池セルが色素増感太陽電池である場合について説明する。
図5は本発明に用いられる太陽電池セルの一例を示す概略斜視図である。太陽電池セル10は、上記透明基板1上に形成され、透光性を有する第1電極層2と、上記第1電極層2上に形成された光電変換機能層3と、上記光電変換機能層3上に形成され、遮光性を有する第2電極層4とを有するものである。
以下、本態様における各部材について説明する。
本態様に用いられる第1電極層は、上記透明基板上に形成され、透光性を有するものである。以下、本態様における第1電極層について説明する。
一方、上記導電性高分子化合物材料としては、例えば、ポリチオフェン、ポリスチレンスルフォン酸(PSS)、ポリアニリン(PA)、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等を挙げることができる。また、これらを2種以上混合して用いることもできる。
本態様における光電変換機能層は、第1電極層上に形成されたものである。以下、本態様における光電変換機能層について説明する。
本態様に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではない。本態様に用いられる金属酸化物半導体微粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、TiO2、ZnO、SnO2、ITO、ZrO2、MgO、Al2O3、CeO2、Bi2O3、Mn3O4、Y2O3、WO3、Ta2O5、Nb2O5、La2O3等を挙げることができる。なかでも本態様においては、TiO2からなる金属酸化物半導体微粒子を用いることが最も好ましい。TiO2は特に半導体特性に優れるからである。
本態様に用いられる増感色素としては、光を吸収して起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定はされない。このような増感色素としては、有機色素または金属錯体色素を挙げることができる。上記有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン、インドリン、カルバゾール系の色素が挙げられる。本態様においてはこれらの有機色素の中でも、クマリン系色素を用いることが好ましい。また、上記金属錯体色素としてはルテニウム系色素を用いることが好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素を用いることが好ましい。このようなルテニウム錯体は吸収する光の波長範囲が広いため、光電変換できる光の波長領域を大幅に広げることができるからである。
本態様に用いられる電解質層について説明する。本態様に用いられる電解質層は、酸化還元対を含むものである。
本態様に用いられる光電変換機能層には、上記の他に任意の成分が含まれていてもよい。本態様に用いられる任意の成分としては、例えば、樹脂を挙げることができる。上記光電変換機能層に樹脂が含有されることにより、本態様に用いられる光電変換機能層の脆性を改善することができるからである。
本態様に用いられる第2電極層は、上記光電変換機能上に形成され、遮光性を有するものである。
本発明においては、透明基板にスペーサが形成され、スペーサ上にレンチキュラーレンズが配置されていることが好ましい。スペーサにより、上記太陽電池セルおよび上記レンチキュラーレンズの間に空隙が生じ、透過領域より入射した光がその空隙においてより拡散するからである。
以下、スペーサについて説明する。
本発明の太陽電池モジュールは、窓材等の建材一体型太陽電池モジュールとして適用することができる。この場合、室内側にレンチキュラーレンズが配置されることになる。建材一体型太陽電池モジュールとして用いた場合、上記レンチキュラーレンズの光学特性により、室内側は明るさが均一で自然光の色調で採光していると視認することができる。さらに、本発明の太陽電池モジュールはスクリーンやカーテンウォール等として適用することもできる。また、本発明の太陽電池モジュールは透明基板として樹脂フィルムを採用することにより、フレキシブル性有するため、曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がる。
次に、本発明の太陽電池について説明する。
本発明の太陽電池は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成され、透光性を有する第1電極層と、上記第1電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第2電極層と、上記第2電極層上に配置されたレンチキュラーレンズと、上記レンチキュラーレンズ上に配置されたスクリーン層とを有し、上記透明基板上に上記第1電極層、上記光電変換機能層、および上記第2電極層が形成されていない透過領域を有することを特徴とする。
太陽電池セル10は図示しないが、透明基板1上にパターン状に配置され、透光性を有する第1電極層と、上記第1電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第2電極層とを有するものである。
また、太陽電池200は、透明基板1上に太陽電池セル10が形成されていない透過領域12を有している。
図8に示す太陽電池200においては、太陽電池セル10の第2電極層が遮光性を有するので、透明基板1側が受光面となり、透過領域12から採光することになる。受光面と反対側の面にはレンチキュラーレンズ5が設けられているので、透明基板1側から透過領域12を介して入射した光20は、レンチキュラーレンズ5により拡散され、拡散した光30が上記レンチキュラーレンズ5と所定の距離をおいて配置されたスクリーン層8に投影される。上記レンチキュラーレンズ5は、透明基板1側から入射した光20を光の屈折作用により光の進行方向を曲げて拡散し、この光の屈折は上記レンチキュラーレンズ5の径、ピッチ、曲率、拡散角、厚み等に応じて調整される。これにより、上記透過領域12から入射した光はレンチキュラーレンズ5によって拡散し、レンチキュラーレンズ5により拡散された光30は、レンチキュラーレンズ5上に配置されたスクリーン層8に投影され、太陽電池セル10が形成されている遮光領域13にも光が回り込むので、太陽電池セル10が形成されていない透過領域12と太陽電池セル10が形成されている遮光領域13とで明るさを均一にすることができ、太陽電池200の全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
また、太陽電池200が有色の有機系太陽電池である場合には、第2電極層4が遮光性を有するので、透明基板1側から太陽電池セル10を光が透過せず、自然光の色調で採光することができる。
以下、本発明の太陽電池の各構成について説明する。
本発明に用いられるレンチキュラーレンズについて説明する。
本発明の太陽電池に用いられるレンチキュラーレンズの径、ピッチ、曲率、拡散角、厚みは、上記太陽電池セルのパターン形状および透過領域の大きさや配置に対応して適宜決定することができる。中でも、レンチキュラーレンズの高さ(レンズの厚み)が高いほど、光の拡散角は大きくなるので、好ましい。
なお、上記レンチキュラーレンズの詳しい説明については、「I.太陽電池モジュール A.レンチキュラーレンズ」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
本発明に用いられる透過領域は、上記透明基板上に上記第1電極層、上記光電変換機能層、および上記第2電極層が形成されていない領域である。
透過領域の大きさは本発明の効果を奏する大きさであれば特に限定されるものではなく、太陽電池セルのパターン形状等に応じて適宜選択される。また、上記透過領域の形状としては、例えば、多角形や円形等が挙げられる。上記透過領域の数は1つ、または2つ以上であっても良い。また、透過領域の数が2つ以上の場合には、透過領域が規則的に配置されている方が好ましい。透過領域を介して採光する光の明るさがより均一になるからである。
なお、透過領域の詳しい説明については「I.太陽電池モジュール B.透過領域」の項に記載した説明と同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
本発明に用いられる透明基板については、「I.太陽電池モジュール C.透明基板」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
本発明に用いられるスクリーン層については、「I.太陽電池モジュール D.スクリーン層」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
本発明に用いられる太陽電池セルについて説明する。
本発明の太陽電池に用いられる太陽電池セルは、透明基板上にパターン状に形成され、透光性を有する第1電極層と、上記第1電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第2電極層とを有するものである。
パターン形状としては、開口部を有するパターンであれば特に限定されるものではないが、透明基板上に太陽電池セルが形成されていない透過領域と、透明基板上に太陽電池セルが形成されている遮光領域とがある場合、透過領域に挟まれた遮光領域の幅が、100mm以下、特に500μm〜50mmの範囲内となるような形状で太陽電池セルが形成されていることが好ましい。
上記遮光領域の幅が上記範囲であれば、上記透過領域から入射した光がレンチキュラーレンズによって拡散し、遮光領域に回り込む効果を十分に得ることができるからである。これにより、透過領域と遮光領域とで明るさを均一にすることができ、太陽電池の全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
なお、上記遮光領域とは、透明基板上に太陽電池セルが形成されている領域である。上記遮光領域は、図9に示すようにパターン状に形成された太陽電池セルにより画定される。
また、上記遮光領域の幅とは図9に示すように、透過領域12で挟まれた遮光領域13の幅W1、W2を示すものである。遮光領域の幅が部分的に異なる場合、全ての幅が上記範囲内であることが好ましい。
パターン状に形成された太陽電池セルの開口部の形状としては、例えば、多角形や円形等が挙げられる。開口部の数は1つであってもよく、複数あってもよい。開口部が複数の場合、パターン形状としては格子状や梯子状等が挙げられる。
なお、上記太陽電池セルについては、「I.太陽電池モジュール D.太陽電池セル」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
本発明においては、透明基板上にスペーサが形成され、スペーサ上にレンチキュラーレンズが配置されていることが好ましい。
図10に示すように、本発明に用いられるスペーサ7は透明基板1上に形成され、太陽電池セル10およびレンチキュラーレンズ5の間に空隙を設けるためのものであり、レンチキュラーレンズ5の支持材である。
上記スペーサについては、「I.太陽電池モジュール E.スペーサ」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
本発明の太陽電池は、窓材等の建材一体型太陽電池として適用することができる。この場合、室内側にレンチキュラーレンズが配置されることになる。建材一体型太陽電池として用いた場合、上記レンチキュラーレンズの光学特性により、室内側は明るさが均一で自然光の色調で採光していると視認することができる。さらに、本発明の太陽電池はスクリーンやカーテンウォール等として適用することもできる。また、本発明の太陽電池モジュールは透明基板として樹脂フィルムを採用することにより、フレキシブル性有するため、曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がる。
横300mm、縦300mmの厚み125μmPETフィルム基板上にスパッタ法により銅層を成膜した後に、フォトリソグラフィー工程およびエッチング工程を経て横6mm、縦250mmの集電用パターン電極(メッシュ状の補助電極)を5mmの間隔で並べて配置した。この際、隣接した6mm×250mmのパターンは縦方向に10mmずらして配置した。
MS(メタクリルスチレン:アクリル樹脂とスチレン樹脂との共重合体)材を押し出し成形することによりレンチキュラーレンズを形成し、基板の太陽電池セルが形成された側の面に接着剤を用いて貼り合わせたこと以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
レンチキュラーレンズを除いたこと以外は、実施例1および実施例2と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
比較例のレンチキュラーレンズが無い太陽電池モジュールでは、透明基板上において太陽電池セルが配置されていない透過領域と、透明基板上において太陽電池セルが配置されている遮光領域との境界線が明瞭であった。これに対して、実施例1および実施例2の太陽電池モジュールでは、レンチキュラーレンズを設けることで、上記透過領域と上記遮光領域の境界線が不明瞭になり、明るさが均一となる効果が得られた。
2 … 第1電極層
3 … 光電変換機能層
4 … 第2電極層
5 … レンチキュラーレンズ
6 … 接続部
7 … スペーサ
8 … スクリーン層
10、10a、10b、10c … 太陽電池セル
12 … 透過領域
20 … 光
30 … 光
100 … 太陽電池モジュール
200 … 太陽電池
W、W1、W2 … 遮光領域の幅
x … スクリーン層に投影される光の範囲
L … レンチキュラーレンズとスクリーン層との距離
θ … レンチキュラーレンズの拡散角
Claims (4)
- 透明基板と、前記透明基板上に平面的に配列された複数個の太陽電池セルと、前記複数個の太陽電池セル上に配置されたレンチキュラーレンズと、前記レンチキュラーレンズ上に配置されたスクリーン層とを有し、
前記太陽電池セルは、前記透明基板上に形成され、透光性を有する第1電極層と、前記第1電極層上に形成された光電変換機能層と、前記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第2電極層とを有し、
隣接する前記太陽電池セルの間に、前記透明基板上に前記太陽電池セルが形成されていない透過領域が配置されている太陽電池モジュールであって、
前記スクリーン層は、全光線透過率が80%以上であり、かつヘイズが40%以上であり、
さらに、前記レンチキュラーレンズと前記スクリーン層との距離Lが、下記式を満たすことを特徴とする太陽電池モジュール。
L≧x/2tanθ
(ここで、Lは前記レンチキュラーレンズと前記スクリーン層との距離、θは前記レンチキュラーレンズの拡散角、xは前記透過領域間の距離を示す。) - 前記透明基板が樹脂製フィルムであることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成され、透光性を有する第1電極層と、前記第1電極層上に形成された光電変換機能層と、前記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第2電極層と、前記第2電極層上に配置されたレンチキュラーレンズと、前記レンチキュラーレンズ上に配置されたスクリーン層とを有し、
前記透明基板上に前記第1電極層、前記光電変換機能層、および前記第2電極層が形成されていない透過領域を有する太陽電池であって、
前記スクリーン層は、全光線透過率が80%以上であり、かつヘイズが40%以上であり、
さらに、前記レンチキュラーレンズと前記スクリーン層との距離Lが、下記式を満たすことを特徴とする太陽電池。
L≧x/2tanθ
(ここで、Lは前記レンチキュラーレンズと前記スクリーン層との距離、θは前記レンチキュラーレンズの拡散角、xは前記透過領域間の距離を示す。) - 前記透明基板が樹脂製フィルムであることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池。
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