JPWO2002039504A1 - 太陽電池モジュール及びそれを搭載した携帯型電子機器 - Google Patents

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Abstract

絶縁性基板（１２）の一方の側の表面に太陽電池（１３）を形成し、その絶縁性基板（１２）の太陽電池（１３）の形成されない側の表面略全域に、基準電位（３２）に接続可能で、絶縁性基板（１２）により太陽電池（１３）と絶縁状態を保持しつつ一体化された電極薄膜（１１）を形成して太陽電池モジュール（５）を設ける。太陽電池モジュール（５）は、電極薄膜（１１）を基準電位（３２）に接続して携帯型電子機器（１）に搭載する。

Description

技術分野
この発明は、静電衝撃を回避し得る構造を備えた太陽電池モジュール及びそれを搭載した携帯型電子機器に関する。
背景技術
太陽電池は、太陽光又は白熱灯や蛍光灯等の人工的な光から電気エネルギーを生成する。太陽電池は、アモルファスシリコン又はアモルファスシリコン合金系の材料からなる発電層や、微結晶シリコン、結晶シリコン又は化合物半導体材料等を材料に用いた発電層から構成されており、電気エネルギーの供給源として、従来から腕時計、ラジオ、電子式卓上計算機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等の携帯型電子機器に搭載されている。太陽電池を搭載した携帯型電子機器は、太陽電池により変換された電気エネルギーを二次電池に蓄積して駆動する構成となっており、ボタン型電池の交換が不要である等の利点があるため、年々需要が高まってきている。
太陽電池を搭載した携帯型電子機器は、腕時計のように絶えず身体に接触しながら携帯されることがあるため、身体に蓄積した静電気が入り込んで太陽電池を破壊し、太陽電池の特性が著しく低下してしまうことがある（この静電気による太陽電池の破壊を「静電衝撃」という）。静電衝撃は、特に太陽電池を絶縁性基板に形成している場合に起こりやすいことから、そのような太陽電池を搭載している従来の携帯型電子機器は、第１６図に示すようにして静電衝撃への対策が施されていた。
第１６図は、太陽電池を搭載した従来の携帯型電子機器１０１の内部構造を示す断面図である。太陽電池１３は、発電層２２のそれぞれの面に下部電極２１と対向電極２３とが設けられ、その下部電極２１が絶縁性基板１２に形成されて太陽電池モジュール６５を構成している。また、下部電極２１と対向電極２３とが駆動回路３１に接続されていて、その駆動回路３１側の太陽電池１３の近傍に別体のシールド用金属板１５が配置され、その金属板１５が基準電位３２に接続されている（接地されている）。従来の携帯型電子機器１０１は、以上のように外部から入り込む静電気を基準電位３２に逃がすルート（以下このルートを「静電気の逃避ルート」という）を金属板１５によって形成し、太陽電池１３の破壊を防止するようにしていた。
しかし、携帯型電子機器は、携帯に便利なように小型化されているものが多く、それだけ部品の収納スペースや各部品の配置にも大きな制約がある。それにもかかわらず、従来の携帯型電子機器は、金属板１５の収納スペースを別途確保しなければならないから、部品の収納スペースや配置の余裕が極端に少なく、部品の組込み自由度が著しく低いという問題があった。しかも、部品点数が金属板１５の分だけ増加し、また、部品の配置を金属板１５の分だけ別途工夫しなければならないことから、生産コストが高くなるという問題もあった。
この発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、太陽電池モジュール及びそれを搭載した携帯型電子機器において、静電衝撃を回避して信頼性を高めることを可能とし、部品の組込み自由度を向上させて多様性を高める一方、コスト面でも有利な構造にすることを目的とする。
発明の開示
この発明による太陽電池モジュールは、太陽電池と絶縁状態を保持しつつ一体化され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜を設けたことを特徴とする。
この発明による太陽電池モジュールは、絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、上記絶縁性基板の上記太陽電池の形成されない側の表面に形成され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜とを有するようにするとよい。
また、絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、その太陽電池の略全面を被覆するように上記絶縁性基板の一方の表面に形成した絶縁性保護膜と、その絶縁性保護膜の表面に形成され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜とを有するようにしてもよい。
さらに、上記絶縁性基板が透明性を有する材料からなるようにしてもよく、上記静電気導電性薄膜が透明性を有する材料からなるようにしてもよい。
また、上記静電気導電性薄膜は、透明導電性酸化物材料または透明導電性樹脂複合材からなるものでもよく、光が透過し得る程度に膜厚の薄い金属薄膜又は線状若しくはメッシュ状にパターニングされた金属薄膜からなるものでもよい。
そして、上記静電気導電性薄膜は、抵抗値が上記太陽電池よりも低く設定されているのが好ましく、その抵抗値が上記太陽電池の示す抵抗値の変動幅を考慮して設定されているのが好ましい。
さらに、上記静電気導電性薄膜は、上記絶縁性基板に比べて無視し得る程度に膜厚が薄く形成されているとよい。
この発明による太陽電池モジュールは、上記太陽電池が透光性を有する程度に膜厚が薄く形成されているようにしてもよく、また、発電層のそれぞれの面に電極が形成され、かつその発電層及びその一方の電極に複数の欠落部が形成されて透光性を阻害しないように形成されていてもよい。
そしてこの発明は、太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器において、上記太陽電池モジュールが、絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、その絶縁性基板のその太陽電池の形成されない側の表面に形成され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜とを有して構成され、上記静電気導電性薄膜を上記基準電位に接続して搭載されている携帯型電子機器を提供する。
また、太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器において、上記太陽電池モジュールが、絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、その太陽電池の略全面を被覆するように上記絶縁性基板の一方の表面に形成した絶縁性保護膜と、その絶縁性保護膜の表面に形成され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜とを有して構成され、上記静電気導電性薄膜を上記基準電位に接続して搭載されている携帯型電子機器を提供する。
上記いずれの携帯型電子機器も、上記静電気導電性薄膜が入射光の入射方向を向くように配置して上記太陽電池モジュールを搭載しているとよい。また、上記絶縁性基板が透明性を有する材料からなり、かつ、上記静電気導電性薄膜が透明性を有する材料からなるとよい。
さらに、この発明は、太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器において、上記太陽電池モジュールは、絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、その絶縁性基板の該太陽電池の形成されない側の表面に形成された静電気導電性薄膜とを有して構成され、上記太陽電池により生成された電気エネルギーにより指針を駆動するムーブメントと上記太陽電池モジュールが金属製時計ケースに収納され、かつ、その太陽電池モジュールが、その金属製時計ケースに上記静電気導電性薄膜を接触させて搭載されている携帯型電子機器も提供する。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明による太陽電池モジュール及びそれを搭載した携帯型電子機器を実施するための最良の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、第１６図に示した従来の携帯型電子機器と同様な部分については同じ符号を付して説明する。
〔第１の実施形態：第１図及び第２図、第７図及び第８図、第１５図〕
第１図は、この発明による太陽電池モジュール５を搭載した携帯型電子機器１の内部構造の要部を模式的に示す断面図である。
携帯型電子機器１は、太陽電池モジュール５と、駆動回路３１とを収納して構成されている。その太陽電池モジュール５は、保護すべき太陽電池１３と絶縁状態を保持しつつ一体化され、かつ基準電位３２に接続可能な電極薄膜１１を設けた点を特徴としている。すなわち、太陽電池モジュール５は、絶縁性基板１２の一方の側の表面に太陽電池１３が形成され、その絶縁性基板１２の太陽電池１３の形成されない他方の側の略全域に電極薄膜１１が形成され、かつその電極薄膜１１が基準電位３２に接続可能に（接地可能に）構成されている。そして、太陽電池モジュール５は、電極薄膜１１を太陽光等の入射光Ｌの入射方向を向くように配置し、かつ電極薄膜１１を基準電位３２に接続して携帯型電子機器１に搭載されている。
この発明による携帯型電子機器１は、絶縁性基板１２により太陽電池１３との絶縁状態を保持しつつ電極薄膜１１を設けて太陽電池モジュール５を構成し、その電極薄膜１１を基準電位３２に接続することによって静電気の逃避ルートを形成している。
太陽電池１３は、従来と同様に発電層２２のそれぞれの面に下部電極２１と対向電極２３とを有して構成されている。
発電層２２は、光から電気エネルギーを生成しえるように形成され、例えばＰ型半導体からなるＰ層と、真性半導体からなるＩ層と、Ｎ型半導体からなるＮ層とからなるアモルファスシリコン膜である。この場合、各層は、例えばプラズマ化学気相成長法により形成されている。また、発電層２２は、アモルファスシリコン膜以外の膜でもよく、例えば、アモルファスシリコン合金系の膜、微結晶シリコン又は結晶シリコン系の膜や化合物半導体等の膜でもよく、光電変換を行える材料を用いていればよい。下部電極２１は、透明な材料から形成された透明電極被膜であって、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成されたＩＴＯ膜からなり、駆動回路３１に接続されている。また、対向電極２３は、透明電極被膜のほかに不透明な金属等の材料からなる電極を用いてもよく、これも駆動回路３１に接続されている。
絶縁性基板１２は絶縁性を有する材料からなり、膜厚は約０．１から３ｍｍ程度である。絶縁性基板１２は好ましくは透明性を有する材料からなる透明基板とするのがよく、例えばガラス基板がよい。そして、絶縁性基板１２は、その一方の面の一部に下部電極２１を形成し、その下部電極２１を被覆するようにして発電層２２を積層し、さらにその発電層２２を被覆するようにして対向電極２３を下部電極２１と同様に形成することによって、太陽電池１３が形成されている。
電極薄膜１１は、静電気導電性を有する材料からなる静電気導電性薄膜であって、例えば、インジウム錫酸化物（以下「ＩＴＯ」と略記する）膜からなっている。この電極薄膜１１は、絶縁性基板１２の片面の略全域に形成されているが、基準電位３２に接続可能であれば略全域に形成しなくてもよい。なお、後述のようにして、太陽電池モジュール５を金属製時計ケース５１に搭載する場合は、絶縁性基板１２の片側の略全域に形成すると、基準電位３２との接続が容易になる。
また、電極薄膜１１はＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ：国際電気標準化会議）による規格（ＩＥＣ６１３４０−５−１）を考慮するとともに、光が入射しているときは抵抗値が低く、入射していないときは抵抗値が高いという太陽電池の示す抵抗値の変動幅（例えば約１０１０Ω／ｃｍ〜１０４Ω／ｃｍ程度）を考慮して、静電気の逃避ルートを効果的に形成するように、太陽電池１３よりも抵抗値が低く設定されている。具体的には、体積抵抗率をρ、厚さをｄとしたときに、Ｒｓ＝ρ／ｄで定義される値（以下このＲｓを「表面抵抗」という）を約１００００Ω／□（Ω／ｓｑ）以下の値にするのがよく、より好ましくは約１０００Ω／□以下の値にするのがよい。この電極薄膜１１は、表面抵抗を上記の値に設定すると、外部から入り込んだ静電気を基準電位に効果的に逃がすことができる。また、発電層２２の構成及び抵抗値に応じて表面抵抗を低く設定するとよい。
電極薄膜１１は、その材質がＩＴＯでなくてもよく、例えば、ＺｎＯ，ＳｎＯ２等の透明導電性酸化物材料を用いることができる。また、ＩＴＯ微結晶膜のように、透明フィラーを透明樹脂に分散させた透明導電性樹脂複合材からなる被膜でもよく、さらには光が透過し得る程度に膜厚の薄い金属薄膜（例えば、Ｔｉ（チタン），Ａｌ（アルミニウム），Ａｕ（金）等の薄膜）や、線状もしくはメッシュ状にパターニングされた金属薄膜（例えば、Ｔｉ，Ａｌ，Ａｕ等の薄膜）でもよい。これらの場合は、いずれも電極薄膜１１が透明になるから、電極薄膜１１を入射光Ｌの入射方向を向くように配置する場合に用いることができる。そうすると、入射光Ｌが太陽電池１３に伝達しえるようにすることができる。
電極薄膜１１は、膜厚が絶縁性基板１２に比べて無視し得る程度に極めて薄く形成された薄膜であって、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成したＩＴＯ膜の場合は、約５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度に形成されている。光が透過し得る程度に膜厚の薄い金属薄膜（例えば、Ｔｉ，Ａｌ，Ａｕの薄膜）の場合は膜厚が約１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度に形成されており、線状もしくはメッシュ状にパターニングされた金属薄膜（例えば、Ｔｉ，Ａｌ，Ａｕの薄膜）の場合は膜厚が約１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度に形成されている。
そして、太陽電池モジュール５は、外部から入射光Ｌが入射すると、発電層２２によりその入射光から電気エネルギーを生成する。その生成された電気エネルギーは、下部電極２１と対向電極２３とを通じて取り出され、図示しない２次電池に蓄積されて駆動回路３１を駆動するエネルギーとなる。
上述のように、太陽電池モジュール５は電極薄膜１１が形成され、かつその電極薄膜１１が基準電位３２に接続されている。その基準電位３２を第１５図に示す金属製ケース３３によって形成するときは、電極薄膜１１をその金属製ケース３３に接触させて基準電位３２に接続する。そうすると、静電気の逃避ルートｒが図に示すようにして形成される。電極薄膜１１の抵抗値は、太陽電池１３の抵抗値よりも低く設定されているので、静電気ｅは太陽電池１３よりも電極薄膜１１の中を流れやすく、しかも、電極薄膜１１は絶縁性基板１２により太陽電池１３との絶縁状態が保持されているから、電極薄膜１１に入り込んだ静電気ｅが絶縁性基板１２を通過して太陽電池１３に入り込むことは無い。したがって、電極薄膜１１に入り込んだ静電気ｅは静電気の逃避ルートｒを通じて基準電位（金属製ケース３３）に逃げてしまう。そのため、太陽電池モジュール５は、静電衝撃を受けることがなく、太陽電池１３の特性が静電気の影響を受けて低下するようなこともないから、信頼性が高い。
そして、静電気の逃避ルートを形成する電極薄膜１１は、保護すべき太陽電池１３と絶縁性基板１２とともに一体となっており、かつその電極薄膜１１は膜厚が絶縁性基板１２や太陽電池１３よりも極薄い厚さで形成されている。そのため、太陽電池モジュール５を携帯型電子機器１に搭載する際に電極薄膜１１の収納スペースを別途確保する必要はなく、わざわざ電極薄膜１１の配置を考慮する必要もない。したがって、携帯型電子機器１は、従来と比べて部品の収納スペースや配置に余裕を持たせることができるから、部品の組込み自由度を向上させることができ、多様性が高まる。また、静電気の逃避ルートを形成するために部品点数を増やしたり、部品の配置を工夫する必要もないので、製造コストが高くなることもなくコスト面でも有利である。さらに、太陽電池モジュール５は、電極薄膜１１、絶縁性基板１２及び太陽電池１３が一体化となっているからその取り扱いが容易である。したがって、従来のように、携帯型電子機器の中に金属板１５と太陽電池モジュール６５とを搭載する場合に比べ、部品を搭載して組立てる手間を省力化することができる。
ところで、携帯型電子機器１は、太陽電池モジュール５の配置を第１図とは異ならせてもよい。すなわち、太陽電池モジュール５は、第２図に示すように、太陽電池１３が入射光Ｌの入射方向を向くように配置して携帯型電子機器１に搭載してもよい。この場合も、第１図に示した携帯型電子機器１と同様の作用効果を奏する。ただし、太陽電池モジュール５を、第２図に示すようにして配置すると、太陽電池１３によって生成された電気エネルギーを取り出すための出力端子部分が絶縁性基板１２を挟んで駆動回路３１と反対側に配置されることとなるので、その出力端子と駆動回路３１との電気的な接続が困難になることがある。その場合、太陽電池モジュール５は第１図に示すようにして配置する方が好ましい。なお、第２図に示す配置の場合は、電極薄膜１１、絶縁性基板１２及び下部電極２１は透明でなくてもよい。例えば、電極薄膜１１は、Ｔｉ，Ａｌ，Ａｕ等の金属薄膜や、導電性ペースト材料を絶縁性基板１２の裏面側に塗布して形成してもよい。また、絶縁性基板１２はセラミック基板、樹脂基板等の材料を用いることができるし、下部電極２１は前記金属薄膜と同じ材料に加え、Ａｇ（銀），Ｐｔ（プラチナ）等の光反射性金属材料を用いることができる点で好適である。
次に、太陽電池モジュール５の静電衝撃試験について説明する。ここでは、携帯型電子機器１として、太陽電池モジュール５を搭載した指針式の電子時計１０と電子時計２０を例にとり、そのそれぞれについて後述する静電衝撃試験を行った。電子時計１０と電子時計２０は、その内部構造の要部がそれぞれ第７図と第８図に示されている。第７図に示す電子時計１０は、風防ガラス５２が固着された金属製時計ケース５１の内部に、半透過の文字板５４と、その半透過の文字板５４を透過した光により発電を行える太陽電池モジュール５と、駆動回路を含む駆動モジュール（ムーブメント）５３を収納して構成され、太陽電池モジュール５の太陽電池１３により生成した電気エネルギーを駆動モジュール５３に供給し、駆動モジュール５３により駆動される針芯５６を文字板５４と太陽電池モジュール５の中央を貫通させて配置しており、その針芯５６に時分針がそれぞれ固定されている。
第８図に示す電子時計２０は、太陽電池モジュール５を文字板５４と風防ガラス５２との間に配置したほかは、電子時計１０と同じ構成を有している。そして、電子時計１０及び電子時計２０は、時計ケース５１によって基準電位を形成している。その時計ケース５１に太陽電池モジュール５に設けられた電極薄膜１１を接触させることによって、電極薄膜１１を接地して静電気の逃避ルートを形成している。この場合、電極薄膜１１と時計ケース５１とは同電位に保たれている。
電子時計２０は、太陽電池モジュール５を後述するシースルー型モジュールとし、文字板５４に電子時計１０では必須の半透過の材料だけでなく、不透明な材料を用いてもよい。こうすると、入射光が太陽電池モジュール５の上側に配置された部材で遮光されずに直接太陽電池１３に入射されるようになる。
そして、静電衝撃試験は、時計ケース５１に放電電圧を約０．５ｋＶ〜３．０ｋＶの範囲内で印加して静電衝撃が起こるか否かを確認することにより実行した。その静電衝撃試験を電子時計１０と電子時計２０のそれぞれ１０個ずつのサンプルについて行ったところ、静電衝撃の発生が確認されたものはいずれも０個であった。したがって、静電衝撃試験の結果から、この発明による太陽電池モジュール５を搭載した携帯型電子機器１は、太陽電池１３を静電気から保護し得ることが確認された。
〔第２の実施形態：第３図、第４図〕
第３図は、この発明による太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器２の内部構造の要部を模式的に示す断面図である。
携帯型電子機器２は、太陽電池モジュール６を搭載している点で携帯型電子機器１と相違している。その太陽電池モジュール６は、太陽電池モジュール５と比較して、保護膜１４を有する点と、電極薄膜１１が絶縁性基板１２ではなく保護膜１４の太陽電池１３を挟んで絶縁性基板１２と対向する側の表面に形成されている点で相違し、その他は共通している。この太陽電池モジュール６は、太陽電池１３と電極薄膜１１とを保護膜１４により絶縁状態を保持しつつ一体化しており、電極薄膜１１を基準電位３２に接続して携帯型電子機器２に搭載されている。
保護膜１４は、例えば材質がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂からなり、膜厚が約１０μｍ〜１００μｍ程度の薄い絶縁性の樹脂膜である。この保護膜１４は、太陽電池１３の略全面を被覆するようにして絶縁性基板１２に形成されている。なお、第４図に示す携帯型電子機器２は、太陽電池モジュール６の配置が異なるほかは、第３図に示す携帯型電子機器２と共通している。また、第３図に示す配置の場合は絶縁性基板１２が透光性を有することが必須であり、第４図に示す配置の場合は電極薄膜１１と保護膜１４が透光性を有することが必須となる。このように入射光を太陽電池１３にまで到達させるため、入射側に配置する部材に透光性材料を用いる点では携帯型電子機器１と同様である。その他、電極薄膜１１の材質や膜厚は携帯型電子機器１と同様である。
携帯型電子機器２は、保護膜１４が設けられているので、その保護膜１４により太陽電池１３を保護することができる。しかも、保護膜１４は、絶縁性の樹脂膜であり、かつ電極薄膜１１と太陽電池１３の間に介在しているから携帯型電子機器１の絶縁性基板１２のように機能し、電極薄膜１１と太陽電池１３とを絶縁状態を保持しつつ一体化する。したがって、携帯型電子機器２は、電極薄膜１１によって静電気の逃避ルートを形成するとともに、保護膜１４によって電極薄膜１１と太陽電池１３とを絶縁するため、電極薄膜１１に入り込んだ静電気を太陽電池１３に入り込まないように基準電位３２に逃がすことができる。
以上のような携帯型電子機器２についても、第３図と第４図のそれぞれについて１０個ずつのサンプルを用意して、携帯型電子機器１と同様の要領で静電衝撃試験を行ったところ、静電衝撃の発生が確認されたものはいずれも０個であった。この静電衝撃試験の結果から、携帯型電子機器２も太陽電池１３を静電気から保護し得ることが確認された。
〔第３の実施の形態：第５図及び第６図、第９図〜第１４図〕
第５図及び第６図は、この発明による別の太陽電池モジュール７，８を搭載した携帯型電子機器３の内部構造の要部をそれぞれ模式的に示す断面図である。太陽電池モジュール７，８は、太陽電池モジュール５と異なり、透光性を有する太陽電池１８，１９によって構成されている。つまり、太陽電池モジュール７，８は、電極薄膜１１と絶縁性基板１２の両方を透明にするとともに、太陽電池１８，１９が透光性を有する構造に形成されている。携帯型電子機器３は、この太陽電池モジュール７，８を、電極薄膜１１を入射光Ｌの入射方向を向くように配置し、かつ基準電位３２に接続することによって搭載している。携帯型電子機器３は、入射光Ｌが電極薄膜１１及び絶縁性基板１２を透過し、さらに太陽電池１８，１９をも透過してその下側に配置された部材（例えば時計の文字板）に到達する。そのため、太陽電池モジュール７，８は、太陽電池１８，１９を透かして下側の情報を認識することが可能になっている（以下このような太陽電池モジュールを「シースルー型モジュール」という）。
次に、太陽電池モジュールをシースルー型モジュールとするための手段について説明する。まず、第１の手段は、第５図に示すように、太陽電池１８を透光性を有する程度に膜厚の薄い薄型構造にすることである。太陽電池１８は、第１の実施の形態の場合と同様に、絶縁性基板１２の面に下部電極２１を形成し、その下部電極２１を被覆するようにして発電層２２を積層し、さらにその発電層２２を被覆するようにして対向電極２３を下部電極２１と同様に形成している。ただし、発電層２２は約４０ｎｍ〜２００ｎｍ程度とし、膜厚を極めて薄く形成している。発電層２２の膜厚をこの程度の極薄い厚さに形成すると、発電層２２による遮光が極力抑制されるため、太陽電池モジュール７はシースルー型モジュールとなる。なお、太陽電池モジュール７は、太陽電池１８を保護膜１４により被覆して保護膜付きにしてもよい。その場合は、電極薄膜１１を保護膜１４の太陽電池１３を挟んで絶縁性基板１２と対向する側の表面の一部分に形成すればよい。
そして、上述の太陽電池モジュール７を保護膜付きの場合と保護膜無しの場合のそれぞれについて、第１の実施の形態の場合と同様の要領で時計ケース５１に搭載して電子時計を得た。その各電子時計それぞれについて、１０個ずつのサンプルを用意して上述の要領で静電衝撃試験を行ったところ、静電衝撃の発生が確認されたものはいずれも０個であった。この静電衝撃試験の結果から、この発明による太陽電池モジュールによれば、シースルー型の太陽電池も静電気から保護し得ることが確認された。
太陽電池モジュールをシースルー型モジュールとするための第２の手段は、本件出願人によるＰＣＴ出願（出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ９９／０６２４７号、国際公開番号：ＷＯ００／２８５１３号）に開示されている。
すなわち、第６図に示すように、発電層２２及び対向電極２３さらに必要に応じて下部電極２１を肉眼で認識できない程度の細い幅をもつ細幅の線状体２７を形成する一方、その他の部分を部分的に欠落した欠落部２６とし、透光性を阻害しないように太陽電池１９を形成して太陽電池モジュール８を構成する。すると、太陽電池１９は入射光Ｌのうち、線状体２７を通過する光は発電層２２による発電に寄与するが、欠落部２６を透過する光は、発電には何ら寄与しないものの、太陽電池１９を透過させることができる。そして、各線状体２７は、肉眼で認識できない程度に細い幅を持つ細幅で形成されているため、肉眼では線状体２７の存在を認識することができない。そのため、電極薄膜１１と絶縁性基板１２とともに、太陽電池１９も肉眼では透明と認識されるようになるから、太陽電池モジュール８はシースルー型モジュールとなる。
各線状体２７は、肉眼で認識できない程度の細い幅をもつ細幅で形成すればよいが、人間の目は、不規則なパターンがあると即座に違和感を覚えることから、互いに平行かつ等間隔で隣接させて形成するのが良い。また、各線状体２７の幅Ｗ及び各線状体２７の配置間隔Ｐは、各線状体２７の幅Ｗをできるだけ細く、かつその配置間隔Ｐをできるだけ広くするのがよい。ただし、各線状体２７の幅Ｗを極端に細くすると、抵抗値が増して太陽電池１９の発電効率を悪化させることになるから、抵抗値が必要以上に増加しないような幅にする必要がある。これらの点から、各線状体２７の幅Ｗと配置間隔Ｐとは、絶縁性基板１２に対して太陽電池１９の占有する面積の比率が約２０％以下であり、かつ太陽電池１９の光透過率が約７０％以上となるようにして設定するのが望ましい。例えば、各線状体２７の幅Ｗは約２００μｍ以下とするのがよく、望ましくは約２０μｍ以下とするのがよい。ただし、約８μｍよりも細くすると抵抗値が増加してしまうので、各線状体２７の幅Ｗは約８μｍ以上とする。また、各線状体２７の配置間隔（欠落部２６の幅）Ｐは、少なくとも約５０μｍ以上とするのが望ましい。
上述した条件を満たす太陽電池１９としては、例えば、第９図に示すような太陽電池１９が考えられる。この太陽電池１９は、円形状の絶縁性基板１２にそのほぼ４等分された領域を占有する４つの太陽電池セル１９ａを配置するとともに、各太陽電池セル１９ａを直列に接続したもので、各線状体２７によって１つの配置パターンを形成している。その配置パターンは、図面上で互いに上下に位置する太陽電池セル１９ａの長さの異なる複数本の線状体２７（第９図では３本）が、互いに櫛歯状に嵌合し合うようにして形成されている。
また、各線状体２７による配置パターンは、第９図に示すもののほかにも第１０図〜第１４図に示す配置パターンなどがある。第１０図に示す配置パターンは、各太陽電池セル１９ａからそれぞれ長さの異なる複数本の線状体２７（第１０図では５本ずつ）を並列状に形成するとともに、その線状体２７の配列方向を太陽電池セル１９ａ毎に互いに異ならせて配置したもので、第１０図では、その配列方向を９０度異ならせている。第１１図に示す配置パターンは、円弧状の複数の線状体２７が同心状に配置されるとともに、円弧状に形成された各湾曲状線状体２７を接続するブリッジ部２８が適宜な場所に配置されて形成されている。第１２図に示す配置パターンは、各太陽電池セル１９ａにそれぞれ長さの異なる複数本の線状体２７（第１２図では５本ずつ）を並列状に形成するとともに、その線状体２７の配列方向を一定方向（図面では上下方向）に揃えて配置したものである。第１３図に示す配置パターンは、各太陽電池セル１９ａからそれぞれ長さの異なる複数本の線状体２７（第１３図では３本ずつ）を並列状に形成するとともに、各３本の線状体２７により線状体群２７Ａを形成し、各線状体群２７Ａが互いに櫛歯状に嵌入し合うように配置して形成されている。そして、第１４図に示す配置パターンは、第１３図に示すパターンと比較して、各線状体群２７Ａを構成する各線状体２７をブリッジ部２９により相互に連結している点が異なっている。
さらに図示はしないが、太陽電池モジュールをシースルー型モジュールとするためには、発電層２２と対向電極２３とに、円形、楕円形、三角形、四角形等任意の形状の欠落部（透孔）を複数形成して、透光性を阻害しないようにしてもよい。
そして、以上のようにしてシースルー型にした太陽電池モジュール８を第１の実施の形態の場合と同様の要領で時計ケース５１に搭載し、各配置パターンについて１０個ずつのサンプルを用意して上述の要領で静電衝撃試験を行ったところ、静電衝撃の発生が確認されたものはどの配置パターンでも０個であった。また、太陽電池１９に保護膜１４を被覆して太陽電池モジュール８を保護膜付きにしてもよく、その場合も、上述の静電衝撃試験による静電衝撃の発生が確認されたものは０個であった。よって、この静電衝撃試験の結果から、線状体と欠落部を設けたシースルー型の太陽電池も、この発明による太陽電池モジュール８により静電気から保護し得ることが確認された。
なお、第８図に示す如く、シースルー型の太陽電池モジュール７又は太陽電池モジュール８を風防ガラス５２と文字板５４の間に配置するだけでなく、文字板５４の上に直に配置してもよい。こうしても、第８図の場合と同じ作用効果が得られる。
（比較例）
次に、この発明による太陽電池モジュールと比較するため、上述した太陽電池モジュール５と太陽電池モジュール６とをそれぞれ第７図に示す時計ケース５１に搭載して電子時計のサンプルを１０個づつ用意した。ただし、各サンプルとも、電極薄膜１１を時計ケース５１と接触させないようにして太陽電池モジュール５及び太陽電池モジュール６を搭載している（図示せず）。そして、各サンプルにつき上述の要領で時計ケース５１に約０．５ｋＶ程度の放電電圧を印加して静電衝撃試験を行ったところ、８個のサンプルにおいて静電衝撃が起こり、搭載されていた太陽電池モジュールの太陽電池１３が破壊されていることが確認された。このことから、電極薄膜１１が形成されていてもそれを時計ケース５１と接触させない場合、すなわち、基準電位３２に接続していない場合は静電衝撃に耐えられないことがわかった。よって、電極薄膜１１は基準電位３２に接続されることによって、静電気から太陽電池を保護する役割を発揮することになる。
産業上の利用可能性
この発明による太陽電池モジュール及びそれを搭載した携帯型電子機器によれば、静電気導電性薄膜を基準電位に接続することにより、入り込んだ静電気を基準電位に逃がして静電衝撃を回避することができる。また、従来と比べて部品の収納スペースや配置に余裕を持たせることができ、部品の組込み自由度を向上させることができる。太陽電池モジュールを搭載する際に静電気導電性薄膜の収納スペースや配置を考慮する必要もなく、コスト面でも有利である。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は、この発明による太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器の内部構造の要部を模式的に示す断面図である。
第３図及び第４図は、この発明による別の太陽電池モジュールを搭載した別の携帯型電子機器の内部構造の要部を模式的に示す断面図である。
第５図及び第６図は、この発明によるシースルー型太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器の内部構造の要部を模式的に示す断面図である。
第７図及び第８図は、この発明による太陽電池モジュールを搭載した電子時計の内部構造の要部を模式的に示す断面図である。
第９図〜第１４図は、この発明によるそれぞれ別の配置パターンを有するシースルー型太陽電池モジュールを示す平面図である。
第１５図は、第１図に示した太陽電池モジュールを金属製ケースに搭載した携帯型電子機器の内部構造の要部を模式的に示す断面図である。
第１６図は、従来の太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器の内部構造の要部を模式的に示す断面図である。

Claims (28)

  1. 太陽電池と絶縁状態を保持しつつ一体化され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜を設けた太陽電池モジュール。
  2. 絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、
    前記絶縁性基板の前記太陽電池の形成されない側の表面に形成され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜とを有する太陽電池モジュール。
  3. 絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、
    該太陽電池の略全面を被覆するように前記絶縁性基板の一方の表面に形成した絶縁性保護膜と、
    該絶縁性保護膜の表面に形成され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜とを有する太陽電池モジュール。
  4. 前記絶縁性基板が透明性を有する材料からなることを特徴とする請求の範囲第２項記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記絶縁性基板が透明性を有する材料からなることを特徴とする請求の範囲第３項記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記静電気導電性薄膜が透明性を有する材料からなることを特徴とする請求の範囲第２項記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記静電気導電性薄膜が透明性を有する材料からなることを特徴とする請求の範囲第３項記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記静電気導電性薄膜は、透明導電性酸化物材料または透明導電性樹脂複合材からなることを特徴とする請求の範囲第２項記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記静電気導電性薄膜は、透明導電性酸化物材料または透明導電性樹脂複合材からなることを特徴とする請求の範囲第３項記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記静電気導電性薄膜は、光が透過し得る程度に膜厚の薄い金属薄膜又は線状若しくはメッシュ状にパターニングされた金属薄膜からなることを特徴とする請求の範囲第２項記載の太陽電池モジュール。
  11. 前記静電気導電性薄膜は、光が透過し得る程度に膜厚の薄い金属薄膜又は線状若しくはメッシュ状にパターニングされた金属薄膜からなることを特徴とする請求の範囲第３項記載の太陽電池モジュール。
  12. 前記静電気導電性薄膜は、抵抗値が前記太陽電池よりも低く設定されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の太陽電池モジュール。
  13. 前記静電気導電性薄膜は、抵抗値が前記太陽電池よりも低く設定されていることを特徴とする請求の範囲第３項記載の太陽電池モジュール。
  14. 前記静電気導電性薄膜は、抵抗値が前記太陽電池の示す抵抗値の変動幅を考慮して設定されていることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の太陽電池モジュール。
  15. 前記静電気導電性薄膜は、抵抗値が前記太陽電池の示す抵抗値の変動幅を考慮して設定されていることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の太陽電池モジュール。
  16. 前記静電気導電性薄膜は、前記絶縁性基板に比べて無視し得る程度に膜厚が薄く形成されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の太陽電池モジュール。
  17. 前記静電気導電性薄膜は、前記絶縁性基板に比べて無視し得る程度に膜厚が薄く形成されていることを特徴とする請求の範囲第３項記載の太陽電池モジュール。
  18. 前記太陽電池は、透光性を有する程度に膜厚が薄く形成されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の太陽電池モジュール。
  19. 前記太陽電池は、透光性を有する程度に膜厚が薄く形成されていることを特徴とする請求の範囲第３項記載の太陽電池モジュール。
  20. 前記太陽電池は、発電層のそれぞれの面に電極が形成され、かつ該発電層及び該一方の電極に複数の欠落部が形成されて透光性を阻害しないように形成されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の太陽電池モジュール。
  21. 前記太陽電池は、発電層のそれぞれの面に電極が形成され、かつ該発電層及び該一方の電極に複数の欠落部が形成されて透光性を阻害しないように形成されていることを特徴とする請求の範囲第３項記載の太陽電池モジュール。
  22. 太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器において、
    前記太陽電池モジュールは、絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、該絶縁性基板の該太陽電池の形成されない側の表面に形成され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜とを有して構成され、
    該太陽電池モジュールが、前記静電気導電性薄膜を前記基準電位に接続して搭載されていることを特徴とする携帯型電子機器。
  23. 太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器において、
    前記太陽電池モジュールは、絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、該太陽電池の略全面を被覆するように前記絶縁性基板の一方の表面に形成した絶縁性保護膜と、該絶縁性保護膜の表面に形成され、かつ基準電位に接続可能な静電気導電性薄膜とを有して構成され、
    該太陽電池モジュールが、前記静電気導電性薄膜を前記基準電位に接続して搭載されていることを特徴とする携帯型電子機器。
  24. 前記静電気導電性薄膜が入射光の入射方向を向くように配置して、前記太陽電池モジュールを搭載していることを特徴とする請求の範囲第２２項記載の携帯型電子機器。
  25. 前記静電気導電性薄膜が入射光の入射方向を向くように配置して、前記太陽電池モジュールを搭載していることを特徴とする請求の範囲第２３項記載の携帯型電子機器。
  26. 前記絶縁性基板が透明性を有する材料からなり、かつ、前記静電気導電性薄膜が透明性を有する材料からなることを特徴とする請求の範囲第２２項記載の携帯型電子機器。
  27. 前記絶縁性基板が透明性を有する材料からなり、かつ、前記静電気導電性薄膜が透明性を有する材料からなることを特徴とする請求の範囲第２３項記載の携帯型電子機器。
  28. 太陽電池モジュールを搭載した携帯型電子機器において、
    前記太陽電池モジュールは、絶縁性基板の一方の表面に形成した太陽電池と、該絶縁性基板の該太陽電池の形成されない側の表面に形成された静電気導電性薄膜とを有して構成され、
    前記太陽電池により生成された電気エネルギーにより指針を駆動するムーブメントと前記太陽電池モジュールが金属製時計ケースに収納され、かつ、その太陽電池モジュールが、該金属製時計ケースに前記静電気導電性薄膜を接触させて搭載されていることを特徴とする携帯型電子機器。
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