JP5838358B2 - 集光型光電変換装置及びシステム - Google Patents

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Description

本発明は、外観が均一な色を有する集光型光電変換装置及び集光型光電変換システムに関する。
外観が様々な色を有する従来の集光型光電変換装置は、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された集光型光電変換装置は、基板と、該基板上に設けた光を電気に変換する発電素子と、該発電素子の上方に配置した集光レンズとを備える基本発電構成を複数並べて一体化している。そして、前記各基本発電構成における基板上の発電素子以外の部分に配色部材を配置し、該１つ１つの前記基本発電構成の配色部材を１つの画素として装置全体で画像をなすように構成している。
特開平２０１２−２５６７８３号公報
しかしながら、従来の集光型光電変換装置は、集光レンズを通して見た配色部材の色、すなわち、装置全体の色が不均一に見えるという課題があった。
本発明は、これらの従来の課題を解決し、外観色が均一な集光型光電変換装置、及び、そのような集光型光電変換装置を有する集光型光電変換装置及びシステムを提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の１つの態様にかかる集光型光電変換装置は、第１の光電変換モジュールと、第２の光電変換モジュールとを備える集光型光電変換装置であって、
前記第１の光電変換モジュール及び前記第２の光電変換モジュールは、それぞれ、
発電素子と、
前記発電素子の上に配置され、凸部を有する表面を有し、かつ、平坦である裏面を有する集光レンズと、
前記発電素子と前記集光レンズの前記裏面との間に配置されている、透明な第１の樹脂と、
前記集光レンズの前記裏面と前記発電素子の周囲に配置されている、着色された第２の樹脂と、
前記第１の光電変換モジュールの前記集光レンズと前記第２の光電変換モジュールの前記集光レンズとの間に配置されており、かつ、前記集光レンズの屈折率ｎ０に対して、ｎｏ−０．０５≦ｎ１≦ｎｏ＋１．０の関係式を満たす屈折率ｎ１を有する第３の樹脂とを備える。
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、並びに、システム及び方法の任意の組み合わせにより実現してもよい。
本発明の前記態様にかかる集光型光電変換装置及びシステムにおいては、隣り合うレンズアレイの間に、集光レンズの屈折率と前記した所定の関係式を満たすような屈折率を有する樹脂が配置されているので、着色樹脂から出射した散乱光は、観測者に効率良く到達することができる。この結果、集光型光電変換装置及びシステムにおいて、集光型光電変換モジュールの端の部分が他の部分に比べて白く見えることはほとんど無くなる。よって、集光型光電変換装置の外観色は、集光型光電変換モジュール内に形成した着色樹脂の色とほぼ同じにでき、また装置全体で均一にできる。従って、使用目的に応じて集光型光電変換装置及びシステムを様々な色に設計することが可能となる。
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
図１Ａは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置を含む集光型光電変換システムを示した模式的な斜視図、 図１Ｂは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置を示した、図１ＡのＡ−Ａ線で切断した断面図、 図１Ｃは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置の１つの集光型光電変換モジュールの模式的な分解斜視図、 図１Ｄは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置の最小単位を示した模式的な断面図、 図２Ａは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換モジュールの集光レンズの近傍の模式的な拡大断面図、 図２Ｂは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換モジュールの図２Ａの拡大断面図、 図２Ｃは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換モジュールにおいて、レンズアレイと第１の樹脂と第２の樹脂とを仮想的に取り除いた状態での発電素子と回路基板との位置関係を示す模式的な平面図、 図３Ａは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図３Ｂは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図３Ｃは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図３Ｄは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図３Ｅは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図３Ｆは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図３Ｇは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図３Ｈは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法で作製した発電素子の模式的な断面図、 図３Ｉは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法で作製した発電素子の模式的な平面図、 図４Ａは、観測者が本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示した模式的な断面図、 図４Ｂは、観測者が本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示した模式的な断面図、 図４Ｃは、観測者が本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示す、図４Ａの領域４０６の拡大図、 図４Ｄは、観測者が本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示す、図４Ｂの領域４１４の拡大図、 図４Ｅは、観測者が本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示す、図４Ｂの領域４１５の拡大図、 図５Ａは、観測者が第１実施形態にかかる集光型光電変換装置を異なった角度から見た場合、隣接する２つの集光型光電変換モジュールの間の隙間内の第３の樹脂を通過した光線が、観測者に到達する様子を示した模式的な断面図、 図５Ｂは、観測者が第１実施形態にかかる集光型光電変換装置を異なった角度から見た場合、隣接する２つの集光型光電変換モジュールの間の隙間内の第３の樹脂を通過した光線が、観測者に到達する様子を示した模式的な断面図、 図６Ａは、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置の比較例と従来の集光型光電変換装置との観測角と観測者に届く光の相対強度との相関の計算結果をグラフ形式で示し、第３の樹脂の屈折率が１の場合を示す図、 図６Ｂは、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置の比較例と従来の集光型光電変換装置との観測角と観測者に届く光の相対強度との相関の計算結果をグラフ形式で示し、第３の樹脂の屈折率が１．４０の場合を示す図、 図６Ｃは、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置と従来の集光型光電変換装置との観測角と観測者に届く光の相対強度との相関の計算結果をグラフ形式で示し、第３の樹脂の屈折率が１．４４の場合を示す図、 図６Ｄは、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置と従来の集光型光電変換装置との観測角と観測者に届く光の相対強度との相関の計算結果をグラフ形式で示し、第３の樹脂の屈折率が１．４７の場合を示す図、 図７Ａは、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置と従来の集光型光電変換装置との観測角と観測者に届く光の相対強度との相関の計算結果をグラフ形式で示し、第３の樹脂の屈折率がレンズの屈折率よりも大きく１．５６である場合の計算結果を示す図、 図７Ｂは、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置と従来の集光型光電変換装置との観測角と観測者に届く光の相対強度との相関の計算結果をグラフ形式で示し、第３の樹脂の屈折率がレンズの屈折率よりも大きく２．４９である場合の計算結果を示す図、 図７Ｃは、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置の比較例と従来の集光型光電変換装置との観測角と観測者に届く光の相対強度との相関の計算結果をグラフ形式で示し、第３の樹脂の屈折率がレンズの屈折率よりも大きく２．６９である場合の計算結果を示す図、 図８は、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置と従来の集光型光電変換装置との観測角と観測者に届く光の相対強度との相関の計算結果をグラフ形式で示し、レンズの屈折率と第３の樹脂の屈折率とが同じ場合を示す図、 図９Ａは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置の一個の集光レンズの近傍を示した模式的な拡大断面図、 図９Ｂは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置の発電素子の近傍の集光型光電変換モジュールを示した模式的な断面図、 図９Ｃは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置の基板を仮想的に除去した場合の集光型光電変換モジュールを示した模式的な平面図 図１０Ａは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図１０Ｂは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図１０Ｃは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図１０Ｄは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図１０Ｅは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図１０Ｆは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法を示した模式的な断面図、 図１０Ｇは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法で作製した発電素子の模式的な断面図、 図１０Ｈは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置に用いる発電素子の作製法で作製した発電素子の模式的な平面図、 図１１Ａは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置を示した模式的な斜視図、 図１１Ｂは、本発明の第２実施形態にかかる集光型光電変換装置を示す、図１１ＡのＡ−Ａ線で切断した模式的な断面図、 図１２Ａは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換装置の劣化前の状態を示した模式的な断面図、 図１２Ｂは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換装置の劣化後の状態を示した模式的な断面図、 図１３Ａは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換装置の劣化前を示した模式的な断面図、 図１３Ｂは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換装置の劣化後を示した模式的な断面図、 図１４Ａは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換装置の作製法を示した模式的な斜視図、 図１４Ｂは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換装置の作製法を示した模式的な斜視図、 図１４Ｃは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換装置の作製法を示した模式的な斜視図、 図１４Ｄは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換装置の作製法を示した模式的な斜視図、 図１４Ｅは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換装置の作製法で作製された集光型光電変換装置の、図１４ＤのＡ−Ａ線で切断した模式的な断面図、 図１４Ｆは、本発明の第３実施形態にかかる集光型光電変換システムを示す模式図、 図１５Ａは、本発明の第４実施形態にかかる集光型光電変換装置の作製法を示した模式的な斜視図、 図１５Ｂは、本発明の第４実施形態にかかる集光型光電変換装置の作製法を示した模式的な斜視図、 図１５Ｃは、本発明の第４実施形態にかかる集光型光電変換装置の作製法を示した模式的な斜視図、 図１５Ｄは、本発明の第４実施形態にかかる集光型光電変換システムを示した模式的な斜視図、 図１６Ａは、従来の集光型光電変換装置を示した模式的な斜視図、 図１６Ｂは、従来の集光型光電変換装置を示した模式的な断面図、 図１６Ｃは、従来の集光型光電変換装置の１つのモジュールを示した模式的な分解斜視図、 図１７Ａは、観測者が従来の集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示した模式的な断面図、 図１７Ｂは、観測者が従来の集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示した模式的な断面図、 図１７Ｃは、観測者が従来の集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示す、領域１２０５での模式的な拡大説明図、 図１７Ｄは、観測者が従来の集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示す、領域１２１３での模式的な拡大説明図、 図１７Ｅは、観測者が従来の集光型光電変換装置を観測した場合、観測者に届く光線の様子を示す、領域１２１４での模式的な拡大説明図である。
(本発明の基礎となった知見)
図１６Ａ〜図１６Ｃは、特許文献１で開示された集光型光電変換システムと装置を示した模式図である。図１６Ａ〜図１６Ｃは、特許文献１に記載された図と同一ではないが、発明の内容は同一になるように記載されている。
図１６Ａは、従来の集光型光電変換システム１１１０の概観図である。このシステム１１１０は、４個の集光型光電変換モジュール１１００と、これを支える枠１１０２と、枠１１０２を支える支柱１１０３と、支柱１１０３を固定する台１１０４とで構成されている。ここで、４個の集光型光電変換モジュール１１００とこれを支える枠１１０２を合わせたものを「集光型光電変換装置」と呼ぶことにする。なお、図１６Ａでは示していないが、集光型光電変換システムには、集光型光電変換装置１１０９が太陽の方向を向くように、集光型光電変換装置１１０９を動かすための駆動部が装着されている。
図１６Ｂは、２個の集光型光電変換装置１１０９のＡ−Ａ線で切断した模式的な断面図である。この図で示すように、集光型光電変換モジュール１１００は、太陽光を集光するレンズアレイ１１０１と、発電素子１１０６と、箱１１０５と、着色部１１０７とで構成されている。発電素子１１０６は、箱１１０５の平面部に固定されている。そして、箱１１０５の平面部のうち、発電素子１１０６以外の部分は着色されて着色部１１０７を形成している。箱１１０５の上部にはレンズ１１０１が固定されている。
図１６Ｃは、集光型光電変換モジュール１１００の分解模式図である。この図１６Ｃで示すように、レンズアレイ１１０１は、一例として１６個の集光レンズ１１０８で構成されている。各集光レンズ１１０８の焦点位置に発電素子１１０６が配置されている。そして、レンズ１１０１に太陽光が垂直に照射されると、レンズ１１０８で集光された太陽光が発電素子１１０６に照射される。発電素子１１０６は、照射された太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する。
ここで、発電素子１１０６の周辺には着色部１１０７が存在するので、集光型光電変換モジュール１１００を斜め方位から見ると、着色部１１０７の色が見える。ここで、斜め方向とは、集光型光電変換モジュール１０００を構成するレンズ１１００の面に対して垂直でない方向（例えば４５度方向）を言う。
着色部１１０７は、集光型光電変換装置の発電機能には何らかの影響を与えることは無い。
図１７Ａと図１７Ｂを用いて従来の集光型光電変換装置の課題を示す。
図１７Ａと図１７Ｂは、それぞれ、観測者１２００が集光型光電変換モジュール１１０１のレンズ１２０２の近傍、及び、観測者１２０８がレンズ１２１０の近傍を見た場合、この部分がどのような色に見えるかを説明した集光型光電変換装置の模式的な断面図である。これらの図１７Ａと図１７Ｂでは、集光型光電変換モジュール１１０１を固定する架台１１０２が省略されている。また、理解しやすいように、２つの図を用いて説明しているが、実際は、観測者１２００と観測者１２０８は同一であり、この同一の観測者がレンズ１２０２の近傍とレンズ１２１０とを同時に観測することになる。
最初に、集光型光電変換モジュール１１０１のレンズ１２０２の近傍がどのように見えるかを図１７Ａを用いて示す。集光型光電変換モジュール１１０１内の着色部１１０７の一点から散乱光１２０３が出射し、その一部の光線１２０４が観測者１２００の方向に向かう。この光線は、レンズ１２０２のうちの１２０５で囲んだ領域を通過し、光線１２０６となって観測者１２００に届く。図１７Ｃは、領域１２０５の拡大図である。この図１７Ｃで示すように、光線１２０４は、レンズ１２０２と空気界面とで２回反射する。光線１２１７と光線１２１８がそれぞれの界面で反射した光である。そして、光線１２０４から反射光１２１７、１２１８を除いた残りの光１２０６が観測者１２００に届く。従って、光線１２０４の強度は、レンズ１２０２が無い場合の強度に比べると、弱くなって観測者１２００に届くことになる。光線１２０６を観測することで、観測者１２００はレンズ１２０２の部分が着色しているものと認識する。一方、観測者１２００には、別に、レンズ１２０２で反射した光線１２０７も届く。この光線１２０７は太陽光の全ての波長を含むので、観測者１２００はこの光線１２０７を白色と認識する。これらの結果、観測者１２００は、着色部１１０７の色と、白色を混ぜた混合色とをレンズ１２０２の色と認識する。領域１２０５における光線１２０４の反射が大きいほど、レンズ１２０２の色は、白色により近づくことになる。
次に、隣接する２つの集光型光電変換モジュール１１０１のうちの１つの集光型光電変換モジュール１１０１の左端（隣接側）にあるレンズ１２１０の近傍がどのように見えるかを図１７Ｂを用いて示す。着色部１１０７から出射される散乱光１２１１のうち、光線１２１２が観測者１２０８に向かう。光線１２１２は２つの領域１２１３と領域１２１４とを通過した後、光線１２１５となって観測者１２０８に到達する。図１７Ｄは領域１２１３の拡大図である。図１７Ｅは領域１２１４の拡大図である。これらの２つの図で示すように、光線１２１２は、観測者１２０８に到達するまでに、合計６回反射される。このため、観測者１２０８に到達する着色部１１０７の散乱光線１２１２の光強度は、レンズが無い場合に比べて弱くなる。また、観測者１２０８には、別に、レンズ１２１０で反射した光線１２１６も届く。この光線１２１６は太陽光の全ての波長を含むので、観測者１２０８にとっては白色に見える。これらの結果、観測者１２０８にとって、レンズ１２１０の色は、着色部１１０７の色と白色との混合色として認識される。２つの領域１２１３と領域１２１４とにおける反射が大きいほど、レンズ１２１０の色は白色により近づく。
図１７Ｂにおける散乱光１２１２の反射回数は、図１７Ａにおける散乱光１２０４の反射回数より多いので、観測者１２０８にとっては、レンズ１２１０の方がレンズ１２０２よりも白っぽく見える。この結果、集光型光電変換装置において、集光型光電変換モジュール１１０１の端の部分が中心部分に比べて白っぽく見える。このため、集光型光電変換装置の色が不均一に見える。このように、従来の集光型光電変換モジュール１１０１は、装置全体が不均一な色に見えてしまうという課題があった。
なお、図１７Ａ〜図１７Ｂでは、レンズ１２０２と１２１０とを、それぞれ、１２０１と１２０９との方向から観測した場合のみを示しているが、他のレンズをいろいろな角度から観測した場合でも同様に、レンズの色は、着色部１１０７の色に白色を加えた色に見える。また、装置の色全体が不均一に見える。
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、隣接する集光型光電変換モジュール間の隙間に、レンズアレイの屈折率とほぼ同じ屈折率を持つ第３の樹脂１０７を備えることにより、本発明にかかる集光型光電変換装置が、従来の集光型光電変換装置に比べて、外観色が全体的に均一に見えることを見出し、本発明を想到するに至ったのである。
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
本発明の第１態様によれば、第１の光電変換モジュールと、第２の光電変換モジュールとを備える集光型光電変換装置であって、
前記第１の光電変換モジュール及び前記第２の光電変換モジュールは、それぞれ、
発電素子と、
前記発電素子の上に配置され、凸部を有する表面を有し、かつ、平坦である裏面を有する集光レンズと、
前記発電素子と前記集光レンズの前記裏面との間に配置されている、透明な第１の樹脂と、
前記集光レンズの前記裏面と前記発電素子の周囲に配置されている、着色された第２の樹脂と、
前記第１の光電変換モジュールの前記集光レンズと前記第２の光電変換モジュールの前記集光レンズとの間に配置されており、かつ、前記集光レンズの屈折率ｎ０に対して、ｎｏ−０．０５≦ｎ１≦ｎｏ＋１．０の関係式を満たす屈折率ｎ１を有する第３の樹脂とを備える、
集光型光電変換装置を提供する。
この態様よれば、集光型光電変換装置の外観色は、集光型光電変換モジュール内に形成した着色樹脂の色とほぼ同じにでき、また装置全体で均一にできる。従って、使用目的に応じて集光型光電変換装置を様々な色に設計することが可能となる。
本発明の第２態様によれば、前記第３の樹脂の前記屈折率ｎ１と前記集光レンズの前記屈折率ｎ０とは、ｎ０≦ｎ１≦ｎ０＋１．０の関係式を満たす、
第１態様に記載の集光型光電変換装置を提供する。
この態様によれば、観測角度が小さくても、外観色がより確実に均一に見える。
本発明の第３態様によれば、前記第２の樹脂は、顔料又は染料が混入した樹脂である、第１又は２態様に記載の集光型光電変換装置を提供する。
前記態様によれば、第３の樹脂からの散乱光も観測者に到達するので、集光型光電変換装置の外観色はより均一になる。
本発明の第４態様によれば、前記第２の樹脂は、蓄光剤を含有した樹脂である、第１又は２態様に記載の集光型光電変換装置を提供する。
前記態様によれば、第２の樹脂が蓄光剤を含有しているため、夜間に光ることができ、街灯の無い場所に設置すれば、照明代わりにすることができる。
本発明の第５態様によれば、前記第３の樹脂が前記第２の樹脂と同じ材料である、第１又は２態様に記載の集光型光電変換装置を提供する。
前記態様によれば、第３の樹脂からの散乱光も観測者に到達するので、集光型光電変換装置の外観色はより均一になる。
本発明の第６態様によれば、前記第３の樹脂にシリコーン系オイルが接触しており、前記シリコーン系オイルが前記集光レンズの平らな裏面側に配置されている、第１又は２態様に記載の集光型光電変換装置を提供する。
前記態様によれば、第３の樹脂の劣化による発生した隙間などに、シリコーン系オイルが表面張力を利用して浸み込むことにより、第３の樹脂の隙間などが無くなる。その結果、第３の樹脂の劣化により発生した隙間などのために外観色の均一性が低下することが、防止できる。
本発明の第７態様によれば、前記シリコーン系オイルがフッ素変性シリコーンオイルである、請求項６に記載の集光型光電変換装置を提供する。
前記態様によれば、シリコーン系オイルがフッ素変性シリコーンオイルであれば、表面張力が小さいため、第３の樹脂の隙間の亀裂又は巣などにより浸透しやすい。
本発明の第８態様によれば、第１又は２態様に記載の集光型光電変換装置と、
前記集光型光電変換装置を駆動する駆動装置とを備える、
集光型光電変換システムを提供する。
この態様よれば、集光型光電変換装置の外観色は、集光型光電変換モジュール内に形成した着色樹脂の色とほぼ同じにでき、また装置全体で均一にできる。従って、使用目的に応じて集光型光電変換装置を様々な色に設計することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
最初に、第１実施形態の集光型光電変換装置１１０を含む集光型光電変換システム１１１の概要を説明した後、集光型光電変換装置１１０の詳細を説明する。
図１Ａ〜図１Ｃは、第１実施形態における集光型光電変換装置１１０、及び集光型光電変換システム１１１の概要を示した模式図である。
図１Ａは、集光型光電変換システム１１１を示した模式図である。
集光型光電変換システム１１１は、集光型光電変換装置１１０と、集光型光電変換装置１１０を支える支持棒１０８と、集光型光電変換装置１１０を支持棒１０８に対して移動させる駆動部９９とを備えている。
集光型光電変換装置１１０は、複数（図１Ａでは一例として４個の）の集光型光電変換モジュール１００と、集光型光電変換モジュール１００を支える架台１０６とを備えている。全ての集光型光電変換モジュール１００は、平らな架台１０６上に、それぞれ、平面的に固定されて配置されている。図１Ａでは、一例として、正方形の架台１０６上に、正方形の集光型光電変換モジュール１００が４個、互いに隣接して固定されている。隣接する集光型光電変換モジュール１００には、微小な隙間９１が形成されている。
駆動部９９は、集光型光電変換装置１１０が、常時、太陽に向くように集光型光電変換装置１１０を駆動する。駆動部９９は、例えば追尾駆動部で構成される。追尾駆動部は、水平回転駆動部及び仰角回転駆動部で構成され、それぞれ、例えば、ＤＣモータ、ＡＣモータ、ステッピングモータ等の各種の当該モータや油圧制御機構で構成されている。
駆動部９９は光検出器を備えていても良い。水平回転駆動部は、集光型光電変換装置を、光検出部と一体で、水平回転軸によって太陽の方位である東西の水平方向に回転させる。仰角回転駆動部は、同様に集光型光電変換装置を、光検出部と一体で、仰角回転軸によって太陽の方位である南北の仰角方向に回転させる。追尾駆動部は、制御部によって、駆動制御される。制御部は、光検出部での検出結果情報と、季節に応じて統計的に異なる太陽の日の出時間及び日の入り時間の情報と、時間情報となどを基に、追尾駆動部を駆動制御する。なお、制御部は、光検出器を備えていない場合には、太陽の日の出時間及び日の入り時間の情報及び時間情報などにより、追尾駆動部を駆動制御する。
各集光型光電変換モジュール１００は、発電素子１０３と、集光レンズ１０１と、透明な第１の樹脂１０２と、着色された第２の樹脂１０４と、第３の樹脂１０７とを備えて構成している。
図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線で切断した模式的な断面図である。図１Ｃは、１つの集光型光電変換モジュール１００の分解模式図である。図１Ｂで示すように、各集光型光電変換モジュール１００は、集光レンズ１０１と、集光レンズ１０１の下部に配置されている発電素子１０３と、集光レンズ１０１の下面（裏面）と発電素子１０３との間に配置されている透明な第１の樹脂１０２と、集光レンズ１０１の下部に配置されている着色された第２の樹脂１０４とを備えている。この図１Ｂでは、各集光型光電変換モジュール１００は、回路基板１０５をさらに備えている。
また、回路基板１０５には電極が形成されており（図では示さず）、この電極と発電素子１０３の電極とが電気的に接合している。また、回路基板１０５は着色された第２の樹脂１０４と接触している。
また、図１Ｃで示すように、一例として、９個の発電素子１０３は、レンズアレイ１０１を構成する９個の集光レンズ１０９のそれぞれの焦点近傍の位置に配置されている。これにより、集光レンズ１０９によって集光された太陽光が、発電素子１０３に照射され、発電素子１０３は電力を発生する。また、発電素子１０３の周囲には、着色された第２の樹脂１０４が配置されている。着色された第２の樹脂１０４は、透明な第１の樹脂１０２以外の、レンズアレイ１０１の裏面の平坦な部分（平面領域）に形成されている。
さらに、図１Ａと図１Ｂで示すように、隣り合うレンズアレイ１０１の間の隙間９１には第３の樹脂１０７が配置されている。詳しくは後述するが、この第３の樹脂１０７の屈折率は、レンズアレイ１０１を構成する材料の屈折率とほぼ同じか、後述する所定の式を満足する範囲内である。
次に、第１実施形態の集光型光電変換装置１１０の各集光型光電変換モジュール１００の構成について詳しく説明する。
＜集光レンズ１０９＞
複数の集光レンズ１０９で構成されたレンズを、レンズアレイ１０１とも表記する。複数の集光レンズ１０９は、例えば、同一平面状に配置される。各集光型光電変換モジュール１００において、複数の集光レンズ１０９の間は隙間が無いことが望ましい。
集光レンズ１０９は、第１の樹脂１０２及び第２の樹脂１０４の上に配置されている。
集光レンズ１０９は、凸部を有する表面と平坦な裏面とを有する。集光レンズ１０９の裏面は、第１の樹脂１０２及び第２の樹脂１０４と接している。集光レンズ１０９の裏面は、集光領域と、表面の凸部から入射する光の焦点を含まない（集光領域以外の）着色領域とを有する。集光領域は、集光レンズ１０９の裏面において、集光レンズ１０９に入射し、かつ、表面の凸部によって集光された光が通過する領域を含む。
集光レンズ１０９と入射する光の波長とにより、集光された光が集光レンズ１０９の裏面を通過する領域は予め設計される。集光領域は、集光された光が通過する領域だけではなく、集光領域から所定の距離以下だけ離れた位置を含んでいても良い。所定の距離の例は、集光レンズ１０９等の製造誤差に依存する長さである。望ましい集光領域の例は、集光レンズ１０９の裏面を通過する光のエネルギーに対して、集光領域を通過する光のエネルギーが９５％以上１００％未満である。これにより、集光型光電変換装置１１０の追尾誤差により、予め設計された光が集光レンズ１０９の裏面を通過する領域からずれた領域を光が通過する場合でも、発電素子１０３に入射しない光の量を低減することができる。
例えば、発電素子１０３がＧａＡｓ系薄膜である場合、発電素子１０３は、４００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下の波長を有する光をエネルギーに変換する。４００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下の波長領域の光が、集光レンズ１０９で集光され、集光レンズ１０９の裏面に照射される。集光レンズ１０９の裏面に照射された太陽光の全エネルギーの９５％以上を含む領域を集光領域であることが望ましい。
集光領域の下方には発電素子１０３が配置され、集光領域以外の着色領域の下方には、着色された第２の樹脂１０４が配置されている。一般に、集光領域は、発電素子１０３の配置領域より小さい。基本的には、第１の樹脂が配置されている領域以外は着色領域である。第１実施形態では、一例として、発電素子１０３の配置領域以外を着色領域としている。
集光レンズ１０９の例は、平凸型レンズである。平凸型レンズは、光を受光する受光面が凸レンズであり、かつ、受光面と反対側に平面を有する。
図１Ａ〜図１Ｃで示すレンズアレイ１０１は、一例として、９個の平凸型の集光レンズ１０９が二次元的に縦３列及び横３列に配置されている。図１Ａに示すレンズアレイ１０１及び集光レンズ１０９の形状は、上面から見たとき、正方形であるが、これに制限されることは無い。
レンズアレイ１０１の形状は、二次元的に、大きな隙間が形成されないように配置できる形状であればよい。例えば、正方形、長方形、三角形、又は六角形の形状を有するレンズアレイ１０１を用いることができる。集光レンズ１０９の形状に制限が無いが、複数の集光レンズ１０９のそれぞれが同一の形状を有することが望ましい。
集光レンズ１０９の形状が正方形、長方形、又は三角形である場合、複数の集光レンズ１０９を二次元的に配列して、正方形、長方形、三角形、又は六角形の形状のレンズアレイ１０１を作製することができる。
レンズアレイ１０１及び集光レンズ１０９は、樹脂又はガラスで構成される。樹脂の例は、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、又は、ポリカーボネート樹脂である。
例えば、樹脂材料を用いる場合、レンズアレイ１０１又は集光レンズ１０９は、射出成形法、又は、押し出し成形法によって作製することができる。ガラス材料を用いる場合、レンズアレイ１０１又は集光レンズ１０９は、押し出し成形法によって作製することができる。
なお、射出成形又は押し出し成形法で樹脂材料を平凸型レンズアレイの形に成形した後（以下、これを「レンズアレイ部品」と言う。）、レンズアレイ部品の平らな面に薄いガラス板を貼り付けても良い。この場合、樹脂材料からなるレンズアレイ部品とガラス板とを合わせて、レンズアレイ１０１と定義する。
レンズアレイ１０１の厚みは、レンズアレイ１０１を構成する集光レンズ１０９の大きさによって決まる。レンズアレイ１０１の厚みは、集光レンズ１０９の一辺の長さの２倍程度である。
レンズアレイ１０１の全体大きさは、射出成形機又は押し出し成形機の製造能力によって決まる。一例として、集光型光電変換モジュール１００の組み立てやすさの面から、レンズアレイ１０１は、上面から見て、５ｃｍ以上２０ｃｍ以下の正方形状とする。特に、より具体的な例としては、レンズアレイ１０１が５ｃｍ以上１０ｃｍ以下の正方形状を有する。また、一例として、集光レンズ１０９の一辺の長さは、０．４ｃｍ以上２ｃｍ以下である。特に、より具体的な例としては、集光レンズ１０９が、０．５ｃｍ以上１ｃｍ以下の長さを有する。この場合、レンズアレイ１０１の厚みは、１ｃｍ以上４ｃｍ以下程度となる。
＜発電素子１０３＞
発電素子１０３は、基板の上に配置される。基板の例は、図１Ａなどに示す回路基板１０５である。
発電素子１０３は、第１の樹脂１０２と接する上面と、第２の樹脂１０４と接する側面とを有する。
図１Ｂに示すように、発電素子１０３は、第１の樹脂１０２の下部に配置される。言い換えると、発電素子１０３は、集光レンズ１０９の集光領域の下方に配置されている。発電素子１０３は、集光レンズ１０９で集光された光を受光し、光を電気エネルギーに変換する。
発電素子１０３の側面に接するように、第２の樹脂１０４が配置される。例えば、図１Ｂ及び図１Ｃで示すように、上面から見たとき、発電素子１０３は、第２の樹脂１０４で囲まれる。
本明細書の透明樹脂は、発電素子１０３が吸収して起電力を発生することができる波長領域の光に対して透明である。ここで、透明とは、８０％以上の透過率を意味する。第１の樹脂１０２は、透明樹脂で構成される。
＜第１の樹脂１０２＞
第１の樹脂１０２は、発電素子１０３と集光レンズ１０９の集光領域との間に、配置される透明樹脂である。
第１の樹脂１０２は、発電素子１０３で受光される光を透過する。具体的には、発電素子１０３で用いられる光の波長範囲に対して、第１の樹脂１０２は、所定以上の透過率を有することが望ましい。所定以上の透過率の例は、８０％である。
発電素子１０３で用いられる光の波長範囲は、発電素子１０３の材料に依存して決定される。
第１の樹脂１０２の材料の例は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、又は、ポリオレフィン系樹脂などである。透明な第１の樹脂１０２の厚みには制限がないが、一例として０．１〜１０μｍとする。この中でも、より具体的な例としては１〜５μｍとする。
＜第２の樹脂１０４＞
第２の樹脂１０４は、集光レンズ１０９の着色領域に接して配置される。
図１Ｂに示す第２の樹脂１０４は、発電素子１０３の側面に、配置される。上面から見たとき、発電素子１０３は第２の樹脂１０４で囲まれている。
着色された第２の樹脂１０４は、一例として、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、又は、ポリオレフィン系樹脂に、染料、顔料、又は、蓄光剤を含む材料で構成される。染料を含む樹脂の具体的な例は、有限会社ブレニー技研のＲ−１７クリアブラック（黒色）、Ｒ−１３クリアブルーグリーン（青緑）、Ｒ−１４クリアイエロー（黄色）、Ｒ−１５クリアバイオレット（紫色）、又は、Ｒ−１０クリアブルー（青色）等である。また、蓄光剤の具体的な例は、根本特殊化学株式会社のＮ夜光Ｇ−３００（黄緑色に発光する製品名）、又は、Ｎ夜光ＢＧ−３００（青緑色に発光する製品名）である。
＜第３の樹脂＞
第３の樹脂１０７は隣接する２つの集光型光電変換モジュール１００の集光レンズ１０９との間に配置されて、所定の関係式を満たすような屈折率を有する樹脂である。第３の樹脂１０７は、曲率半径の無い集光レンズ１０１の平坦な側面から、着色された第２の樹脂１０４と集光レンズ１０１との界面までの間に、少なくとも配置されている。集光レンズ１０１の集光効率が悪くなるため、平坦な側面より上方には、第３の樹脂１０７を配置することはない。なお、この第３の樹脂１０７の所定の関係式を満たすような屈折率については、詳細は後述する。
ここで、この第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の基本的な構成を図１Ｄに示す。図１Ｄにおいて、少なくとも１つの集光レンズ１０９を有する集光型光電変換モジュール１００を複数個隣接して配置するとき、第１の光電変換部（集光型光電変換モジュール１００）の集光レンズ１０９ａと、第２の光電変換部（集光型光電変換モジュール１００）の集光レンズ１０９ｂとの間に隙間９１が形成されてしまうため、この隙間９１内に第３の樹脂１０７を配置するものである。なお、この図１Ｄは、観測者４０９が集光型光電変換装置１１０を観測した場合、後述するように、観測者４０９に届く光線の様子を併せて示している。
＜集光型光電変換モジュール１００の構造＞
図２Ａ〜図２Ｃは、第１実施形態の集光型光電変換モジュール１００の詳細模式図である。図２Ａは、集光レンズ１０９近傍の集光型光電変換モジュール１００の模式的な断面図である。
図２Ａに示す例では、レンズアレイ１０１を構成する１つの集光レンズ１０９の裏面の平らな面に、透明な第１の樹脂１０２を介して、発電素子１０３が固定されている。また、集光レンズ１０９の平らな面には、着色された第２の樹脂１０４が形成されている。発電素子１０３の大きさは特に制限されない。例えば、発電素子１０３は、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下の長さの辺を有する。
図２Ｂは、発電素子１０３の近傍の詳細な構造を示した模式的な断面図である。発電素子１０３は、透明な第１の樹脂１０２と反対側に、電極１０３ａが形成されている。この電極１０３ａは、回路基板１０５上の電極２０１と、はんだペースト２０３によって、電気的に接続されている。
図２Ｃは、集光型光電変換モジュール１００からレンズアレイ１０１と透明な第１の樹脂１０２と着色された第２の樹脂１０４とを仮想的に取り去った後の、回路基板１０５と発電素子１０３との位置関係を示した模式的な平面図である。合計９個の発電素子１０３が３行３列に配列されている。第１行、第２行、第３行の発電素子１０３は、それぞれ、電極２０１によって直列に電気接続されている。そして、直列に接続された第１行、第２行、第３行の発電素子１０３は、電極２０２によって並列に接続されている。
＜発電素子１０３の作製方法＞
図３Ａ〜図３Ｇ、図３Ｈ、及び、図３Ｉは、第１実施形態に用いる発電素子１０３の作製方法の一例を示した模式的な断面図、作製した発電素子１０３の模式的な断面図、及び、模式的な平面図である。
図３Ａで示すように、例えば大きさ４インチ〜６インチの半絶縁性の基板３０２上に、低抵抗の接合層３０１と発電層３００とを形成する。半絶縁性の基板３０２の例としては、ＧａＡｓ基板を用いることができる。低抵抗の接合層の例としては、高ドープのＧａＡｓ層を用いることができる。発電層３００としては、例えば、ＰＮ接合が３層積層されたＧａＡｓ系の薄膜を用いることができる。発電層３００の構造は、光電流が発電層３００から基板３０２側に流れるようにする。図３Ａでは示していないが、発電層３００の最上部には高ドープピングの接合層を形成する。以後、図３Ｂ〜図３Ｈでは、一個の発電素子１０３の作製法のみを示しているが、実際は、ウェハ上のこれと同一形状の発電素子１０３が、多数個、一定の間隔で形成されている。
図３Ｂで示すように、発電層３００の最上部にグリッド電極３０３を形成する。
次に、図３Ｃで示すように、発電層３００と接合層３０１とをパターニングする。
次いで、図３Ｄで示すように、接合層３０１上に電極３０４を形成する。
その後、図３Ｅで示すように、パターニングした発電層３００の側面に絶縁保護膜３０５を形成する。絶縁保護膜３０５には、一例として、ポリイミド、チッ化シリコーン、又は、酸化ケイ素の薄膜を用いることができる。
次に、図３Ｆで示すように、基板３０２にビア３０６を形成する。ビア３０６の直径は、一例として、５０〜１５０μｍ、深さは１００μｍとする。
その後、図３Ｇで示すように、メッキ電極３０７と３０８とを形成する。これらのメッキ電極３０７と３０８はビア３０６を埋める。メッキ電極３０７はグリッド電極３０３と電気的に接続し、メッキ電極３０８は電極３０４と電気的に接続している。
次に、図３Ｈで示すように、一例として、半絶縁基板３０２の裏側を１００μｍ程度の厚みに研磨した後、裏側に電極３０９と３１０を形成し、最後に、基板３０２をダイシングすることで、発電素子１０３が出来上がる。この図３Ｈで示すように、電極３０９はメッキ電極３０７と電気的に接合し、電極３１０はメッキ電極３０８と電気的に接合している。従って、電極３０９が発電素子１０３の負極となり、電極３１０が発電素子の正極となる。図３Ｉは、発電素子１０３をグリッド電極３０３側から見た場合の模式的な平面図である。
発電素子１０３の大きさに制限は無いが、一例として、発電素子全体の大きさは、一辺が０．３ｍｍ〜１ｍｍとする。
また、図１Ａ〜図２Ｃには記載していないが、複数の集光型光電変換モジュール１００の間は電気接合しても良い。この場合、集光型光電変換装置１１０において、隣り合う回路基板１０５同士を、はんだ又は異方性導電性フィルムなどの電気的接続部材で電気接続すればよい。
＜第３の樹脂１０７の屈折率＞
第３の樹脂１０７の屈折率ｎ１は、所定の波長領域においてレンズアレイ１０１を構成する材料の屈折率ｎ０と所定の関係式を満たすようにする。
ここでいう所定の波長領域とは、集光型光電変換装置１１０に用いる第２の樹脂１０４の色を規定する波長のことをいう。例えば、第２の樹脂１０４である着色樹脂が黄色の場合は、黄色を規定する波長５７０〜５９０ｎｍのことを意味する。第２の樹脂１０４である着色樹脂が赤色の場合は、赤色を規定する波長６２０〜７５０ｎｍのことを意味する。
第３の樹脂１０７の屈折率ｎ１とレンズアレイ１０１の（集光レンズ１０９の）屈折率ｎ０が所定の関係式を満たすとは、レンズアレイ１０１の屈折率ｎ０と第３の樹脂１０７の屈折率ｎ１の値とが以下の式（１）で示す関係を満足することをいう。
ｎ０−０．０５≦ｎ１≦ｎ０＋１．０ ・・・・・（１）

屈折率は波長によって変化するので、式（１）は各波長において成り立つようにする。レンズアレイ１０１の屈折率ｎ０と第３の樹脂１０７の屈折率ｎ１とが式（１）を満たせば、従来の集光型光電変換装置に比べて、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の色は鮮やかに見える。この理由は後述する。
屈折率は波長の関数であり、一般の集光型光電変換装置で利用する光の波長領域は、一例として４００〜１４００ｎｍである。レンズに用いる一般的な樹脂、ポリメチルメタアクリレート、又は、ポリカーボネートのこの波長領域における屈折率は、１．５〜１．６程度である。また、レンズに用いる一般的な光学ガラスのこの波長領域における屈折率は、１．４〜１．５程度ある。一方、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、又は、ポリオレフィン系樹脂のこの波長における屈折率は、１．５〜１．６程度である。従って、レンズの屈折率に応じて、前記樹脂の中から適当なものを選ぶことで式（１）を満足させることができる。また、前記樹脂を２種類以上混合しても、式（１）を満足することができる。
また、第３の樹脂１０７は、第２と樹脂１０４と同一の着色樹脂であっても良い。
また、第３の樹脂１０７の屈折率ｎ１と集光レンズ１０９の屈折率ｎ０とは、ｎ０≦ｎ１≦ｎ０＋１．０の関係式を満たすようにすれば、観測角度が小さくても、外観色がより確実に均一に見えるようになる。
次に、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の外観の色が、従来の集光型光電変換装置に比べて、全体として均一に見える原理を、図４Ａ〜図４Ｅを用いて説明する。
図４Ａ及び図４Ｂは、図１７Ａ及び図１７Ｂと同様に、それぞれ、観測者４０１が集光型光電変換モジュール１００のレンズアレイ１０１の近傍４０３を観測したとき、及び、観測者４０９がレンズアレイ１０１の近傍４１１の近傍を観測したとき、これらの部分がどのような色に見えるかを説明した、集光型光電変換装置１１０の模式的な断面図である。これらの図４Ａ及び図４Ｂでは、集光型光電変換モジュール１００を固定する架台１０６などが省略されている。また、理解しやすいように、２つの図を用いて説明しているが、実際は、観測者４０１と観測者４０９とは同一観測者であり、この同一の観測者がレンズアレイ１０１の近傍４０３と近傍４１１とを同時に観測することになる。
なお、図４Ａ及び図４Ｂにおける集光型光電変換装置１１０の観測位置と観測方向とは、図１７Ａ及び図１７Ｂにおける従来の集光型光電変換装置の観測位置と観測方向とほぼ同じである。
最初に、図４Ａを用いて、観測者４０１がレンズアレイ１０１の端部４０３を観測する場合を説明する。この端部４０３とは、集光型光電変換モジュール１００のレンズアレイ１０１のうち、隣接する集光型光電変換モジュール１００のレンズアレイ１０１に最も近い集光レンズ１０９である。言い換えれば、端部４０３とは、隣接する２つの集光型光電変換モジュール１００間に形成される隙間９１に最も近い集光レンズ１０９である。着色された第２の樹脂１０４からの散乱光４０４のうちの一部の散乱光４０５が、観測者４０１に向う。観測者４０１に向った散乱光４０５は、端部４０３のうちの観測者４０１側の４０６で示した領域（レンズアレイ１０１のうち、隣接する集光型光電変換モジュール１００のレンズアレイ１０１に最も近い集光レンズ１０９と空気との界面付近）を通って、光線４０７となって観測者４０１に届く。観測者４０１はこの光線４０７を観測することで、集光レンズ１０９の端部４０３が、着色された第２の樹脂１０４の色に見える。
図４Ｃは、領域４０６における散乱光の光線４０５の伝達状態を示す模式図である。この図４Ｃで示すように、散乱光の光線４０５の一部の光線４１８は、集光レンズ１０９と空気との界面で１回、集光レンズ１０９内に向けて反射する。従って、観測者４０１に到達する、着色された第２の樹脂１０４の散乱光４０７の光強度は、光線４０６の光強度よりも小さくなる。また、集光レンズ１０９の端部４０３で反射した太陽光４０８も、観測者４０１に届く。この光線４０８には、太陽光の全ての波長が含まれているので、観測者４０１から見れば白色に見える。観測者４０１は、光線４０７と光線４０８とを同時に観測することになる。このため、観測者４０１にとって、集光レンズ１０９の端部４０３は、光線４０７による着色された第２の樹脂１０４の色と、光線４０８による白色とが混合した色に見える。
次に、図４Ｂを用いて、観測者４０９が図４Ａで説明した集光型光電変換モジュール１００に隣接する別の集光型光電変換モジュール１００の集光レンズ１０９の端部４１１を観測した場合を説明する。この端部４１１とは、図４Ａで説明した集光型光電変換モジュール１００に隣接する別の集光型光電変換モジュール１００のレンズアレイ１０１のうち、図４Ａで説明した集光型光電変換モジュール１００のレンズアレイ１０１に最も近い集光レンズ１０９である。言い換えれば、端部４１１とは、図４Ａで説明した集光レンズ１０９に隙間９１を挟んで対向する集光レンズ１０９である。
図４Ａと同様に、着色された第２の樹脂１０４からの散乱光４１３は、領域４１４と領域４１５とを通過した後、光線４１６となって観測者４０９に到達する。
図４Ｄは、領域４１４における光線４１３の伝達の様子を示した模式図である。領域４１４とは、隣り合って対向する２つのレンズアレイ１０１間の隙間９１内の第３の樹脂１０７を通る領域である。隣り合って対向する２つのレンズアレイ１０１間の隙間９１には、レンズアレイ１０１の屈折率と所定の関係式を満たすような屈折率を持つ第３の樹脂１０７が配置されている。このように、レンズアレイ１０１の屈折率と所定の関係式を満たすような屈折率を持つ第３の樹脂１０７は、一例として、透明な樹脂である。第２の樹脂１０４からの散乱光４１３は、第３の樹脂１０７を通過し、光線４２２となり観測者４０９の方向に進む。この通過の過程で、散乱光の光線４１３の一部の光線は、集光レンズ１０９と第３の樹脂１０７との界面で反射される。光４２０、４２１は、それぞれ、隣接する集光レンズ１０９から第３の樹脂１０７に入射する場合の反射光であり、第３の樹脂１０７から集光レンズ１０９に入射する場合の反射光である。
図４Ｅは、領域４１５における光線４１３の伝達の様子を示した模式図である。領域４１５は、端部４１１のうちの観測者４０９側の領域（レンズアレイ１０１のうち、図４Ａで説明した集光型光電変換モジュール１００のレンズアレイ１０１に最も近い集光レンズ１０９と空気との界面付近）である。散乱光の光線４１３の一部の光線４１９は、集光レンズ１０９と空気との界面で反射する。これらのことから、散乱光４１３は、観測者４０９に到達するまで、一つの界面で反射した後、観測者４０９に到達する。また、観測者４０９は、集光レンズ１０９の端部４１１で反射した太陽光４１７も観測する。観測者４０９は、光線４１６と光線４１７とを同時に観測することで、集光レンズ１０９の端部４１１の色を認識する。
反射光４２０、４２１が少ないほど、図４Ｂの観測者４０９に到達する光線４１６の強度は、図４Ａの観測者４０１に到達する光線４０７の強度に近づく。この結果、集光型光電変換装置１１０の外観全体の色は均一に見える。
以下、レンズアレイ１０１の屈折率と第３の樹脂１０７の屈折率とが一致する場合と、両者が一致しない場合とに分け、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の外観色がどのように見えるかを説明する。なお、レンズアレイ１０１の屈折率と第３の樹脂１０７の屈折率とが一致する場合とは、式（１）を満たす場合であり、製造誤差程度の差を有する場合も含む。ここで、製造誤差程度の差とは、一例として、±０．００２である。
（１）レンズアレイ１０１の屈折率と第３の樹脂１０７の屈折率とが一致する場合。
この場合は、光線４１３は、レンズアレイ１０１と第３の樹脂１０７との界面で反射することなく、観測者４０９の方向に進む。すなわち、反射光４２０と４２１との強度は０となる。従って、集光型光電変換装置１１０の外観全体の色は均一に見える。
（２）レンズアレイ１０１の屈折率と第３の樹脂１０７の屈折率とが一致しない場合。
図４Ｄで示したように、第２の樹脂１０４からの散乱光の光線４１３は、レンズアレイ１０１と第３の樹脂１０７との界面で反射が起こる。この結果、図４Ｂの観測者４０９に到達する光線４１６の強度は、図４Ａの観測者４０１に到達する光線４０７よりも小さくなる。この結果、レンズアレイ１０１の端部４１１とレンズアレイ１０１の端部４０３との間で、外観色は異なって見える。これにより、装置全体の外観色は不均一に見える。
図５Ａ及び図５Ｂは、観測者１７０１、１７０８が集光型光電変換装置１１０を異なった角度から見た場合、隣接する２つの集光型光電変換モジュール１００の間の隙間９１内の第３の樹脂１０７を通過した光線が、観測者１７０１に到達する様子を示した模式的な断面図である。ここで、鉛直方向に対する図５Ａの観測角θ１ａは、鉛直方向に対する図５Ｂの観測角θ１ｂより大きいものとする。
図５Ａで示すように、第２の樹脂１０４からの散乱光１７０３と散乱光１７０４とは、それぞれ、第３の樹脂１０７を通過して、観測者１７０１に、光線１７０５と光線１７０６となって到達する。第３の樹脂１０７で、光線１７０３と光線１７０４とが反射されると、集光レンズ１０９の領域１７０７での色は、他の集光レンズ１０９の領域に比べて白っぽく見える。ここで、他の集光レンズ１０９の領域とは、集光レンズ１０９の色を観測者１７０１が識別するときに、第３の樹脂１０７の反射の影響を受けない集光レンズ１０９の領域のことで、図４Ａで示した端部４０３の領域に相当する。
同様に、図５Ｂで示すように、第２の樹脂１０４からの散乱光１７１０と散乱光１７１１とは、それぞれ、第３の樹脂１０７を通過して、観測者１７０８に、光線１７１２と光線１７１３となって到達する。第３の樹脂１０７で、光線１７１０と光線１７１１とが反射されると、集光レンズ１０９の領域１７１４での色は、他の集光レンズ１０９の領域に比べて白っぽく見える。
図５Ａと図５Ｂとから、領域１７０７の面積は、領域１７１４の面積よりも大きくなることが分かる。すなわち、図５Ａと比較して、図５Ｂのように観測角が小さくなると、第３の樹脂１０７の反射によって白っぽく見える集光レンズ１０９の領域が小さくなる。
本発明者らは、集光型光電変換装置１１０の外観を多数回観測した結果、観測角度が３０度以下の場合、集光型光電変換装置１１０全体を見た場合、白っぽく見える領域は気にならないことを見出している。
図６Ａ〜図８は、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０（図４Ｂ参照）と従来の集光型光電変換装置（図１７Ｂ参照）との観測角θ１、θ２と観測者に届く光の相対強度との相関の計算結果である。ここでいう相対強度とは、観測者に届く光の強度と着色剤からの散乱光の強度との比である。すなわち、図４Ｂにおいては、光線４１６の強度と光線４１３の強度との比である。図１７Ｂにおいては、光線１２１５の強度と光線１２１２の強度との比である。各図において、従来の集光型光電変換装置の場合のグラフＶを点線で示している。実線は、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０のグラフＩＩＩ，ＩＶ，ＶＩ，ＶＩＩ，ＩＸ、及び、それに近い比較例のグラフＩ，ＩＩ，ＶＩＩＩである。
この計算では、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０及び従来の集光型光電変換装置の集光レンズとしてＰＭＭＡ材料を用いた。ＰＭＭＡの屈折率は１．４９とした。また、従来の集光型光電変換装置の箱１１０５もＰＭＭＡで形成されていると仮定した。また、計算を簡略化するために、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０のレンズアレイ１０１と、従来の集光型光電変換装置のレンズ１１０１とは平板形状に近似した。実際の本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０と従来の集光型光電変換装置とで用いるレンズアレイは、凸形状であり、平板形状ではないが、両者の相対強度を比較する上では、この近似を用いても間違いは生じない。また、レンズと第３の樹脂１０７とにおける光の吸収は無いものとした。
図６Ａ〜図６Ｄは、第３の樹脂１０７の屈折率がレンズの屈折率よりも小さい場合の計算結果である。観測角が３０度以上で集光型光電変換装置１１０全体の外観色の不均一さが気になることから、理解しやすいように、図中で観測角３０度を破線の縦線で示している。
図６Ａでは、第３の樹脂１０７の屈折率が１の場合のグラフＩを実線で示している。これは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０において、隙間９１に第３の樹脂１０７が無く、代わりに空気層がある場合である。この場合は、相対強度は０となり、観測者４０９には第３の樹脂１０７からの散乱光４１３は届かない。これは、以下の理由による。
レンズアレイ１０１と第３樹脂１０７との界面へ光線４１３が４５度以上の入射角で入射すると、光線４１３は、この界面で全反射する。従って、入射角度が０〜４５度の光線が第３樹脂１０７を通過することになる。第３の樹脂１０７を通過した光線４２２は、レンズアレイ１０１と空気との界面に入射する。この場合の入射角度は４５〜９０度となる。一方、この角度では、光線４２２は、レンズアレイ１０１と空気との界面で全反射する。従って、第３の樹脂１０７が無い場合、散乱光４１３は観測者４０９には届かなくなる。
図６Ｂ〜図６Ｄは、第３の樹脂１０７の屈折率がそれぞれ１．４０、１．４４、１．４７の場合のグラフＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶを実線で示したものである。言い換えれば、図６Ｂは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０を比較例（第３の樹脂１０７の屈折率のみが第１実施形態とは異なる例）として使用する場合である。図６Ｃ及び図６Ｄは、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０に相当する場合である。これらの図から、第３の樹脂１０７の屈折率が１．４４以上の場合（図６Ｃ及び図６Ｄの場合）、観測角度が３０度以上において、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の相対強度が、従来型の集光型光電変換装置の相対強度よりも大きくなることが分かる。従って、一例として、第３の樹脂１０７の屈折率は１．４４以上であるとする。なお、今回の計算では、レンズの屈折率を１．４９としたが、レンズの屈折率が１．４〜１．６の範囲であれば、同様に、レンズの屈折率と第３の樹脂１０７の屈折率との値の差を０．０５以下にすることで、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の相対強度は、従来の集光型光電変換装置の相対強度よりも大きくすることができる。
図７Ａ〜図７Ｃは、第３の樹脂１０７の屈折率がレンズの屈折率よりも大きな場合の計算結果のグラフＶＩ，ＶＩＩ，ＶＩＩＩであり、第３の樹脂１０７の屈折率がそれぞれ１．５６、２．４９、２．６９の場合である。これらの図７Ａ〜図７Ｃから、観測角θ１、θ２が３０度以上において、第３の樹脂１０７の屈折率が２．４９以下の場合、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の相対強度は従来の集光型光電変換装置の相対強度よりも大きくなることが分かる。すなわち、第３の樹脂１０７の屈折率とレンズの屈折率との値の差が１以下であれば良い。なお、今回の計算では、レンズの屈折率を１．４９としたが、レンズの屈折率が１．４〜１．６の範囲であれば、同様に、第３の樹脂１０７の屈折率とレンズの屈折率との値の差を１以下にすることで、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の相対強度は従来の集光型光電変換装置の相対強度よりも大きくすることができる。
図８は、レンズの屈折率と第３の樹脂１０７の屈折率とが同じ場合をグラフＩＸの直線で示している。この図８から分かるように、全ての観測角度において、本発明の第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の相対強度は、従来の集光型光電変換装置の相対強度よりも大きくなることが分かる。すなわち、第３の樹脂１０７の屈折率がレンズの屈折率と同じにすれば、第１実施形態にかかる集光型光電変換装置１１０の外観全体の色が、従来の集光型光電変換装置よりも、より一層均一になる。
なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、レンズアレイ１０１の２ヶ所のみを特定の方向から観測した場合しか示していない。しかしながら、別のレンズを別の方向から観測した場合でも、同様に、散乱光の反射する界面の数は、従来型の集光型光電変換装置に比べて少なくなる。従って、どのレンズ１０９をどの角度から見ても、第１実施形態の集光型光電変換装置１１０の外観色は、従来型の集光型光電変換装置の外観色に比べて、均一に見える。
また、着色された第２の樹脂１０４に蓄光剤を混入している場合、蓄光剤は、昼間の間、レンズアレイ１０１内に侵入した散乱光を吸収し、夜に燐光を放射する。従って、蓄光剤を含む第１実施形態の集光型光電変換装置１１０は、街灯の無い場所でも、夜間、広告塔、又は装飾用に使用することが可能となる。
また、第３の樹脂１０７の材料を第２の樹脂１０４の材料と同一にすることにより、第３の樹脂１０７からの散乱光も観測者に到達するので、集光型光電変換装置１１０の外観色はより均一になる。
第１実施形態によれば、隣り合うレンズアレイ１０１の間に、集光レンズ１０９の屈折率と前記した所定の関係式（１）を満たすような屈折率を有する第３の樹脂１０７が配置されている。このような構成によれば、着色された第２の樹脂１０４から出射した散乱光は観測者に効率良く到達することができる。この結果、集光型光電変換装置１１０及びシステム１１１において、集光型光電変換モジュール１００の端の部分が他の部分に比べて白く見えることがほとんど無くなる。よって、集光型光電変換装置１１０の外観色は、集光型光電変換モジュール１００内に形成した着色された第２の樹脂１０４の色とほぼ同じにでき、また装置全体の外観色は均一にすることができる。従って、使用目的に応じて集光型光電変換装置１１０及びシステム１１１を様々な色に設計して、広告塔、又は装飾用に使用することが可能となる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の集光型光電変換装置５１０は、以下の異なる点を除いて第１実施形態の集光型光電変換装置１１０と同一である。すなわち、異なる点は、発電素子５０３の構造と、発電素子５０３と外部電極との接続の仕方と、複数個の集光型光電変換モジュール５００を固定する方法である。
図９Ａ〜図９Ｃは、第２実施形態の集光型光電変換モジュール５００を示した模式図である。第２実施形態の集光型光電変換モジュール５００で使用するレンズアレイの形状は第１実施形態と同じである。
図９Ａは、第２実施形態の集光型光電変換モジュール５００の、一個の集光レンズ５０１の近傍の模式的な断面図である。発電素子５０３が透明な第１の樹脂５０２を介して集光レンズ５０１の裏面の平らな面に固定されている。ここで、集光レンズ５０１の裏面の平らな面には、透明な第１の樹脂５０２の領域を除いて、着色された第２の樹脂５０４が形成されている。そして、着色された第２の樹脂５０４と発電素子５０３とは、基板５０５に接触している。
図９Ｂは、発電素子５０３の近傍の集光型光電変換モジュール５００の模式的な断面図である。発電素子５０３の電極は、集光レンズ５０１上に形成された電極５０６と、はんだペースト５０８とで、電気的に接続されている。
図９Ｃは、基板５０５を仮想的に除去した場合の集光型光電変換モジュール５００を、レンズアレイの平らな面側から見た模式的な平面図である。合計９個の発電素子５０３が３行３列に配列されている。第１行、第２行、第３行の発電素子５０３は、それぞれ、電極５０６によって直列に電気接続されている。そして、直列に接続された第１行、第２行、第３行の発電素子５０３は、電極５０７によって並列に接続されている。この図９Ｃで示すように、レンズアレイの平らな面には、電極５０６と５０７とが形成されている。
図１０Ａ〜図１０Ｆ、図１０Ｇ、及び、図１０Ｈは、第２実施形態に用いる発電素子５０３の作製方法を示した模式的な断面図、作製した発電素子５０３の模式的な断面図、及び、模式的な平面図である。
図１０Ａで示すように、例えば大きさ４インチ〜６インチの半絶縁性の基板６０２上に、低抵抗の接合層６０１と発電層６００とを形成する。半絶縁性の基板の例としては、ＧａＡｓ基板を用いることができる。低抵抗の接合層６０１の例としては、高ドープのＧａＡｓ層を用いることができる。発電層６００としては、例えば、ＰＮ接合が３層積層されたＧａＡｓ系の薄膜を形成する。発電層６００の構造は、光電流が発電層６００から基板６０２側に流れるような構造にする。図１０Ａでは示していないが、発電層６００の最上部には高ドープの接合層を形成する。以後、図１０Ｂ〜図１０Ｇでは、一個の発電素子５０３の作製法のみを示しているが、実際は、ウェハ上のこれと同一形状の発電素子５０３が、多数個、一定の間隔で形成されている。
図１０Ｂで示すように、発電層６００の最上部にグリッド電極６０３を形成する。
次に、図１０Ｃで示すように、発電層６００と接合層６０１とをパターニングする。
次いで、図１０Ｄで示すように、接合層６０１上に電極６０４を形成する。
その後、図１０Ｅで示すように、パターニングした発電層６００の側面に絶縁保護膜６０５を形成する。絶縁保護膜６０５としては、一例として、ポリイミド、チッ化シリコーン、又は、酸化ケイ素などの薄膜を用いることができる。
次に、図１０Ｆで示すように、メッキ電極６０６と６０７とを形成する。メッキ電極６０６はグリッド電極６０３と電気的に接合し、メッキ電極６０７は電極６０４と電気的に接合している。
次に、図１０Ｇで示すように、一例として、半絶縁基板６０２の裏側を１００μｍ程度の厚みに研磨した後、基板６０２をダイシングすることで、発電素子５０３が出来上がる。この図１０Ｇで示すように、メッキ電極６０６が発電素子５０３の負極となり、メッキ電極６０５が発電素子５０３の正極となる。図１０Ｈは、発電素子５０３をグリッド電極６０３側から見た模式的な平面図である。
発電素子５０３の大きさに制限は無いが、一例として、発電素子全体の大きさは、一辺が０．３ｍｍ〜１ｍｍとする。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、第２実施形態で用いる集光型光電変換装置５１０と集光型光電変換システム５１１とを示した模式図である。
図１１Ａは、集光型光電変換システム５１１の概略斜視図である。この集光型光電変換システム５１１は、二次元的に配列した複数の集光型光電変換モジュール５００とこれらの複数の集光型光電変換モジュール５００を支える架台５０５とを備える集光型光電変換装置５１０と、集光型光電変換装置５１０の架台５０５を支える支柱５１１と、支柱５１１に対して集光型光電変換装置５１０を移動させる駆動部９９とを備えて構成している。図１１Ｂは、集光型光電変換装置５１０のＡ−Ａ線で切断した模式的な断面図である。
これらの図で示すように、第２実施形態の集光型光電変換装置５１０においては、架台５０５は基板５０５であり、基板５０５が、４個の集光型光電変換モジュール５００を固定すると同時に、発電素子５０３と着色された第２の樹脂５０４とも接触している。
第２実施形態の集光型光電変換装置５１０は、第１実施形態の集光型光電変換装置１１０で使用していた回路基板１０５が不要となるので、その分だけ、製造材料コストが低下する。また、回路基板１０５の分だけ、集光型光電変換装置５１０の重量が軽くなる。
（第３実施形態）
第３実施形態の集光型光電変換装置９００の構造は、以下の異なる点を除いて、第１実施形態の集光型光電変換装置１１０と同一である。すなわち、異なる点は、第３の樹脂１０７にシリコーンオイル９０１が接していることである。
第３実施形態の集光型光電変換装置９００は、第１実施形態の集光型光電変換装置１１０に比べ、長期間、屋外に設置しておいても色の変色が少ない。以下、図１２と図１３とを用いて、第３実施形態の集光型光電変換装置９００の特徴について説明する。
図１２は第１実施形態の集光型光電変換装置１１０の模式的な断面図である。図１２Ａは屋外に設置する前の集光型光電変換装置１１０の状態を示し、図１２Ｂは長期間屋外に設置した後の集光型光電変換装置１１０の状態を示す。図１２Ｂで示すように、集光型光電変換モジュール１００を、長期間、屋外に置いておくと、第３の樹脂１０７は、紫外線により劣化する場合がある。８００は、紫外線により劣化した状態の第３の樹脂を模式的に示している。一般に、樹脂が劣化するとは、樹脂を構成する高分子有機化合物の分子間の結合が切れたり、官能基が酸化されて別の官能基になったりすることである。これにより、樹脂の密度が低下し、樹脂に亀裂が入ったり、巣が入ったり、又は、収縮したりする。このように亀裂又は巣が入った領域を光が通過すると、この光は、この領域で散乱されたり反射したりする。また、第３の樹脂１０７が収縮した場合、図１２Ｂで示すように、隣り合うレンズアレイ１０１の間の劣化した第３の樹脂８００内に空間８００ａが生じる。従って、この集光型光電変換装置９００を、図４Ｂと同じ方法で観測すると、観測者４０９に届く散乱光４１６の強度は、屋外に設置する前の集光型光電変換装置１１０の場合に比べて、小さくなる。この結果、長期間、屋外に設置した集光型光電変換装置１１０の色は、初期の集光型光電変換装置１１０の色に比べて、白っぽく見えてしまう。
図１３は、第３実施形態の集光型光電変換装置９００の模式的な断面図を示したものである。図１３Ａは、屋外に設置前の集光型光電変換装置９００の模式的な断面図である。図１３Ｂは、長期間、屋外に設置した後の集光型光電変換装置９００の模式的な断面図である。
集光型光電変換装置９００が、第１実施形態の集光型光電変換装置１１０と異なる点は、透明な第３の樹脂１０７の下部に、第３の樹脂１０７と接触させて、透明なシリコーンオイル９０１を配置していることである。
図１３Ａで示すように、シリコーンオイル９０１が第３の樹脂１０７に接触している。図１３Ｂで示すように、第３の樹脂１０７が劣化して第３の樹脂９０２になった場合、シリコーンオイル９０１が、第３の樹脂９０２の隙間の亀裂、巣、又は、第３の樹脂９０２とレンズアレイ１０１との隙間に表面張力の作用で浸み込むようにしている。
レンズアレイ１０１の屈折率をｎ０とし、シリコーンオイル９０１の屈折率をｎ２とした場合、レンズアレイ１０１の屈折率ｎ０とシリコーンオイル９０１の屈折率ｎ２とが同じ値である場合か、又は、同じ値で無い場合でも式（２）を満足する場合ならば、第１実施形態の場合と同様に、着色された第２の樹脂１０４からの散乱光の影響による集光型光電変換装置９００の色の変化はほぼ無くなる。この結果、第３実施形態の集光型光電変換装置９００は、長期間、屋外に曝してもその色があせて見えることは無い。すなわち、シリコーンオイル９０１が第３の樹脂９０２の隙間などに浸み込むことにより、第３の樹脂９０２の隙間などが無くなる。その結果、第３の樹脂９０２の劣化により発生した隙間などのために外観色の均一性が低下することが、防止できる。
ｎｏ−０．０５≦ｎ２≦ｎｏ＋１．０ ・・・・・・（２）
シリコーンオイル９０１には様々な種類があり、どのようなシリコーン系オイルでも使用できる。この中でも、一例として、沸点が高いシリコーンオイルを使用することができる。例えば、信越化学工業株式会社のシリコーンオイルＫＦ−５４、ＫＦ−９６５、ＫＦ−９６８（製品名）などを用いることができる。
また、フッ素原子が付加されたフッ素変性シリコーンオイルは、フッ素原子が付加されていないシリコーンオイルよりも表面張力が小さいので、劣化した第３の樹脂９０２の巣、亀裂、又は、第３の樹脂１０７とレンズアレイ１０１との隙間に、より確実に浸透する。フッ素変性オイルの例としては、信越化学株式会社のＦＬ−１００（製品名）を用いることができる。
図１４Ａ〜図１４Ｆは、第３実施形態の集光型光電変換装置９００の作製方法を示した模式図である。
まず、図１４Ａで示すように、複数の集光型対応電池モジュール１００を二次元的に並べ、隣り合うレンズアレイ１０１の間に第３の樹脂１０７を配置する。
そして、この集光型光電変換モジュール１００を、矩形の底板と４個の側壁１０００ａとで構成された矩形の枠体１０００内に配置する。枠体１０００には、集光型光電変換モジュール１００を機械的に固定する。機械的に固定する例としては、ネジで、枠体１０００と集光型光電変換モジュール１００とを固定することができる。枠体１０００の対向する二辺の側壁１０００ａには、貫通穴１００１がそれぞれ形成されている。
次に、図１４Ｂで示すように、シリコーンオイル９０１が入ったシリンジ１００２を用いて、シリコーンオイル９０１を、貫通穴１００１から、集光型光電変換モジュール１００と枠体１０００との間に注入する。
その後、各貫通穴１００１を、閉塞部材の一例としての板１００３で塞ぐ。これにより、各貫通穴１００１からシリコーンオイル９０１が漏れるのを防止することができる。
最後に、図１４Ｄで示すように、集光型光電変換モジュール１００のレンズアレイ１０１の周辺と枠体１０００との間に、第４の樹脂１００４を形成して、レンズアレイ１０１の周辺と枠体１０００との間からシリコーンオイル９０１が漏れるのを防止する。第４の樹脂１００４の一例としては、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂などを使用することができる。
このように構成することにより、枠体１０００と集光型光電変換モジュール１００との間にあるシリコーンオイル９０１は、枠体１０００の外に漏れ出すことが無くなる。
図１４Ｅは、図１４Ｄの集光型光電変換装置９００のＡ−Ａ線で切断した模式的な断面図である。図１４Ｆは、第３実施形態の集光型光電変換システム１００５を示した模式図である。集光型光電変換システム１００５では、図１４Ｄで作製した集光型光電変換装置９００が、駆動部９９で移動可能に支柱１０８に支持されている。
図１４Ｅで示すように、シリコーンオイル９０１は、集光型光電変換モジュール１００と枠体１０００との間に配置されて、第３の樹脂１０７と接触している。このシリコーンオイル９０１は、第３の樹脂１０７が劣化して内部に巣又は亀裂ができたり、第３の樹脂１０７とレンズアレイ１０１との間に隙間ができたりしたとき、表面張力により、これらの巣、亀裂、又は、隙間に浸み込む。この結果、着色された第２の樹脂１０４からの散乱光が第３の樹脂１０７を通過しても、第３の樹脂１０７の巣、亀裂、又は、隙間内にはシリコーンオイル９０１が入り込んでいるため、第３の樹脂１０７で散乱又は反射が起こることが無い。
このように第３実施形態によれば、シリコーンオイル９０１により、第３の樹脂１０７の劣化による影響を低減することができる。
（第４実施形態）
第４実施形態の集光型光電変換装置１１０２は、第３の樹脂１０７にシリコーンオイル９０１が接していることを除いて、第２実施形態と同一である。
図１５Ａ〜図１５Ｄは、第４実施形態の集光型光電変換装置１１０２の作製方法を示した模式図である。
図１５Ａで示すように、最初に、複数の集光型光電変換モジュール５００を二次元的に配列し、隣り合うレンズアレイ１０１の隙間９１に、第３の樹脂１０７を配置する。
次に、図１５Ｂで示すように、第３の樹脂１０７と基板５１０との隙間９１に、シリコーンオイル９０１が入ったシリンジ１１００を用いて、シリコーンオイル９０１を注入する。
最後に、図１５Ｃで示すように、シリコーンオイル９０１を注入した隙間９１の外側端部を第５の樹脂１１０１で蓋をし、注入したシリコーオイル９０１が集光型光電変換モジュール５００の外側に漏れないようにする。第５の樹脂１１０１の一例としては、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂などを使用することができる。
以上の構成により、第３実施形態で示したのと同様に、集光型光電変換装置１１０２を長期間屋外に設置しても、その外観色が、屋外に設置する前の集光型光電変換装置１１０２の外観色と、ほとんど変わることが無い。
図１５Ｄは、集光型光電変換システム１１０３の模式図である。集光型光電変換システム１１０３では、図１５Ｃで示した集光型光電変換装置１１０２が、駆動部９９で移動可能に支柱５１１に支持されている。
なお、本発明を第１〜第４実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第１〜第４実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
変形例として、発電素子１０３，５０３と集光レンズ１０９，５０１との間に、第１の樹脂１０２，５０２が無く、空間が存在していても、前記した実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、第１〜第４実施形態において、一例として、第１の樹脂１０２と、第２の樹脂１０４と、第３の樹脂１０７とは絶縁性を有している。
このように、第１〜第４実施形態を用いて本発明の集光型光電変換装置を説明したが、これらは全ての点で例示であって、発明の範囲は請求項によって開示される。
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明にかかる集光型光電変換装置及びシステムは、外観色が全体として均一に見えるため、広告塔、又は、装飾品などの用途に応用できる。また、本発明にかかる集光型光電変換装置及びシステムは、第２の樹脂が蓄光剤を含有した樹脂であれば、夜間に光るため、街灯の無い場所に設置すれば、照明代わりにもなる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

Claims (8)

  1. 第１の光電変換モジュールと、第２の光電変換モジュールとを備える集光型光電変換装置であって、
    前記第１の光電変換モジュール及び前記第２の光電変換モジュールは、それぞれ、
    発電素子と、
    前記発電素子の上に配置され、凸部を有する表面を有し、かつ、平坦である裏面を有する集光レンズと、
    前記発電素子と前記集光レンズの前記裏面との間に配置されている、透明な第１の樹脂と、
    前記集光レンズの前記裏面と前記発電素子の周囲に配置されている、着色された第２の樹脂と、
    前記第１の光電変換モジュールの前記集光レンズと前記第２の光電変換モジュールの前記集光レンズとの間に配置されており、かつ、前記集光レンズの屈折率ｎ０に対して、ｎ０−０．０５≦ｎ１≦ｎ０＋１．０の関係式を満たす屈折率ｎ１を有する第３の樹脂とを備える、
    集光型光電変換装置。
  2. 前記第３の樹脂の前記屈折率ｎ１と前記集光レンズの前記屈折率ｎ０とは、ｎ０≦ｎ１≦ｎ０＋１．０の関係式を満たす、
    請求項１に記載の集光型光電変換装置。
  3. 前記第２の樹脂は、顔料又は染料が混入した樹脂である、請求項１又は２に記載の集光型光電変換装置。
  4. 前記第２の樹脂は、蓄光剤を含有した樹脂である、請求項１又は２に記載の集光型光電変換装置。
  5. 前記第３の樹脂が前記第２の樹脂と同じ材料である、請求項１又は２に記載の集光型光電変換装置。
  6. 前記第３の樹脂にシリコーン系オイルが接触しており、前記シリコーン系オイルが前記集光レンズの平らな裏面側に配置されている、請求項１又は２に記載の集光型光電変換装置。
  7. 前記シリコーン系オイルがフッ素変性シリコーンオイルである、請求項６に記載の集光型光電変換装置。
  8. 請求項１又は２に記載の集光型光電変換装置と、
    前記集光型光電変換装置を駆動する駆動装置とを備える、
    集光型光電変換システム。
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