WO2011065084A1 - 太陽電池モジュール及び太陽光発電装置 - Google Patents

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WO2011065084A1
WO2011065084A1 PCT/JP2010/065046 JP2010065046W WO2011065084A1 WO 2011065084 A1 WO2011065084 A1 WO 2011065084A1 JP 2010065046 W JP2010065046 W JP 2010065046W WO 2011065084 A1 WO2011065084 A1 WO 2011065084A1
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WO
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refractive index
index material
material layer
high refractive
solar cell
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PCT/JP2010/065046
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English (en)
French (fr)
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前田　強
吉田　秀史
豪 鎌田
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シャープ株式会社
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    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module and a solar power generation apparatus including the same.
  • a conventional solar power generation device that has been used in the past is used in a state where the solar panel is spread over the entire surface facing the sun.
  • Such a solar panel is generally made of an opaque semiconductor and cannot be laminated. Therefore, in order to fully condense sunlight, it is necessary to use a large-area solar panel, and the installation area is increased.
  • Patent Document 1 discloses that sunlight incident on the phosphor plate is provided by providing a solar cell on the end face of the phosphor plate in which the phosphor is dispersed. A technique for efficiently concentrating on a solar cell and improving power generation efficiency is described.
  • Patent document 2 describes a solar energy converter in which a light-transmitting substrate containing a phosphor is attached to a light-receiving surface of a heat collecting plate, and a solar cell is provided on a side surface of the light-transmitting layer. Yes.
  • Japanese public utility model publication Japanese Utility Model Publication No. 61-136559 (published August 25, 1986)
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 58-49860 (published March 24, 1983)”
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a solar cell that is inexpensive and can be easily manufactured, has a high degree of design freedom, can be installed on a curved surface, and the like, and the installation location is not limited. It is in providing a module and a solar power generation device provided with the module.
  • a solar cell module is provided with a low refractive index material layer provided on an object, and provided on the low refractive index material layer, and is refracted more than the low refractive index material layer.
  • the solar cell module is provided with the high refractive index material layer having a higher refractive index than the low refractive index material layer and containing the phosphor on the low refractive index material layer provided on the surface of the object.
  • the solar cell module can be suitably provided on a curved surface or the like, and the installation location is not limited.
  • the solar cell element is provided on the end surface intersecting the daylighting surface of the high refractive index material layer, sufficient power generation efficiency can be obtained while being a small area, and it can be manufactured at low cost.
  • the solar cell module according to the present invention can realize a high-efficiency solar power generation system by coating the wall surface of the building, the roof tile, the body of the automobile, etc. to form and attach each layer.
  • a solar power generation device is characterized by including the above solar cell module.
  • the solar power generation device includes the above-described solar cell module, solar energy can be efficiently converted into electric power in a wall surface of a building, a roof tile, an automobile body, and the like. Is possible.
  • the method for manufacturing a solar cell module according to the present invention includes a low refractive index material layer forming step of coating a low refractive index material on an object to form a low refractive index material layer, and the low refractive index material layer, In the high refractive index material layer, a high refractive index material layer forming step of forming a high refractive index material layer by coating a high refractive index material having a higher refractive index than the low refractive index material and containing a phosphor. And a mounting step of attaching the solar cell element to the intersecting surface intersecting the facing surface facing the low refractive index material layer.
  • a method for manufacturing a solar cell module according to the present invention includes a mounting step of mounting a solar cell element on an object, and a low refractive index material layer is formed on the object by coating a low refractive index material after the mounting step.
  • a low refractive index material layer forming step, and a high refractive index material layer having a refractive index higher than that of the low refractive index material and containing a phosphor is coated on the low refractive index material layer.
  • the high refractive index material layer Forming a high refractive index material layer, and in the low refractive index material layer forming step, a surface intersecting a surface of the solar cell element in contact with the object, an end surface of the low refractive index material layer, In the high refractive index material layer forming step, the light receiving surface of the solar cell element and the end surface of the high refractive index material layer are in contact with each other. It may also be configured to form a refractive index material layer.
  • the solar cell module can be applied to a curved surface or the like. It can provide suitably and an installation place is not limited. Further, it can be easily manufactured at low cost.
  • the solar cell module according to the present invention includes a low refractive index material layer provided on an object, and a low refractive index material layer provided on the object, having a higher refractive index than the low refractive index material layer, and containing a phosphor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a solar cell module 10.
  • the solar cell module 10 includes a low refractive index material layer 1 provided on the surface of the object 4 and a low refractive index material layer 1, and has a refractive index higher than that of the low refractive index material layer 1.
  • High refractive index material layer 2 having a higher refractive index than air and a surface in contact with the low refractive index material layer 1 in the high refractive index material layer 2 (opposing surface facing the low refractive index material layer 1)
  • a solar cell element 3 provided on the intersecting surface.
  • phosphors are dispersed in the high refractive index material layer 2.
  • the object 4 is present on the side of the low refractive index material layer 1 facing away from the surface in contact with the high refractive index material layer 2.
  • the low-refractive index material layer 1 is provided on the surface of the object 4 on which the solar cell module 10 is provided, and the low-refractive index material layer is disposed on the surface opposite to the surface in contact with the object 4. 2 is provided.
  • the phosphor dispersed in the high refractive index material layer 2 is excited by sunlight incident on the high refractive index material layer 2, and the excitation light is highly refracted while being repeatedly reflected at the interface with the low refractive index material layer 1.
  • the inside of the rate material layer 2 is guided and condensed on the solar cell element 3. Thereby, sunlight is condensed efficiently and the power generation efficiency of the solar cell module 10 is improved.
  • the object 4 on which the solar cell module 10 is provided is irradiated with sunlight, and can be mainly installed outdoors.
  • Examples of such an object 4 include, but are not limited to, a building wall, a car body, and a house roof.
  • the low refractive index material layer 1 reflects light from the high refractive index material layer 2 at the interface with the high refractive index material layer 2 due to the difference in refractive index.
  • the low refractive index material layer 1 prevents light from the high refractive index material layer 2 from being absorbed by the object 4.
  • Examples of the low refractive index material forming the low refractive index material layer 1 include, but are not limited to, a silica particle-dispersed polymer and a resin layer having a void having a wavelength equal to or smaller than the wavelength of light.
  • the low refractive index material layer 1 can be formed by coating a low refractive index material on the object 4 (low refractive index material layer forming step). Alternatively, the low refractive index material layer 1 may be formed by attaching a low refractive index material previously formed in a layer shape onto the object 4 using an adhesive or the like. Examples of the method of coating the low refractive index material on the object 4 include a method of coating the low refractive index material by spraying with a sprayer such as a spray, a method of directly applying and coating, and the like.
  • the low refractive index material layer 1 has a lower refractive index than the high refractive index material layer 2, the density of the low refractive index material in the low refractive index material layer 1 may be low, and voids or gaps are included in the layer. May be. Therefore, the low refractive index material layer 1 can be suitably formed also by spraying and coating a low refractive index material with a sprayer or the like. The low refractive index material layer 1 is formed by curing the low refractive index material applied to the object 4.
  • the thickness of the low refractive index material layer 1 is preferably 1 to 10,000 ⁇ m, and more preferably 10 to 1000 ⁇ m. Thereby, the low refractive index material layer 1 can be easily formed by a conventionally known method.
  • the high refractive index material layer 2 guides light from a phosphor excited by light incident from a surface (lighting surface) facing away from the surface in contact with the low refractive index material layer 1, and is provided at an end portion thereof.
  • the solar cell element 3 is condensed.
  • the light guided in the high refractive index material layer 2 is reflected at the interface between the high refractive index material layer 2 and the low refractive index material layer 1.
  • the refractive index of the high refractive index material layer 2 is configured to be higher than the refractive index of air, the light guided through the high refractive index material layer is the light collecting surface of the high refractive index material layer 2. Is reflected on the daylighting surface. Thereby, the light which guides the inside of the high refractive index material layer 2 can be efficiently condensed on a solar cell element.
  • Examples of the high refractive index material forming the high refractive index material layer 2 include, but are not limited to, an epoxy resin and an acrylic resin.
  • the high refractive index material layer 2 can be formed by coating a high refractive index material containing a phosphor on the low refractive index material layer 1 (high refractive index material layer forming step). Alternatively, the high refractive index material layer 2 may be formed by sticking a high refractive index material formed in a layer shape on the low refractive index material layer 1 using an adhesive or the like. Examples of the method of coating the high refractive index material on the low refractive index material layer 1 include a method of coating the high refractive index material by spraying with a sprayer such as a spray, a method of coating and coating, and the like.
  • the high refractive index material layer 2 is preferably provided so as to form a dense layer by applying a high refractive index material on the low refractive index material layer 1.
  • the high refractive index material layer 2 is formed by curing the high refractive index material applied to the low refractive index material layer 1.
  • the thickness of the high refractive index material layer 2 is preferably 100 to 20000 ⁇ m, and more preferably 1000 to 10,000 ⁇ m. Thereby, a light guide layer in which phosphors are uniformly mixed can be formed.
  • the high refractive index material layer 2 can contain various phosphors.
  • phosphors include rare earth complexes, and examples of rare earth complexes include [Tb (bpy) 2. , Cl3 complex, [Tb (terpy) 2] Cl3 complex, [Eu (phen) 2] Cl3 complex, and sialon phosphors such as Ca- ⁇ -SiAlON: Eu, but are not limited thereto.
  • phosphors dispersed in the high refractive index material layer 2 include rare earth metal hydrochlorides or sulfates such as samarium, terbium, europium, gadolinium and dysprosium, transition metal salts such as calcium molybdate and calcium tungstate, benzene Aromatic hydrocarbons such as naphthalene, phthalein dyes such as eosin and fluorescein may also be used.
  • the particle size of the phosphor dispersed in the high-refractive index material layer 2 is preferably 5 to 10 ⁇ m, whereby fluorescent emission can be obtained efficiently. Further, the phosphor content in the high refractive index material layer 2 is preferably 10% by weight or less, whereby multiple scattering by the phosphor can be suppressed and efficient fluorescence emission can be realized.
  • the solar cell element 3 is provided in the high refractive index material layer 2 at an intersecting surface that intersects the facing surface facing the low refractive index material layer 1, that is, on the end surface of the high refractive index material layer 2, and receives incident light. Power generation.
  • the solar cell element 3 only needs to receive light from the phosphor in the high refractive index material layer 2 and generate power, and further, light directly incident on the solar cell element 3 is used for power generation. It may be.
  • the solar cell element 3 a known solar cell can be used, and examples thereof include, but are not limited to, an amorphous silicon (a-Si) solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, and a single crystal silicon solar cell.
  • the solar cell element 3 is attached to the end surface of the high refractive index material layer 2 using a conventionally known transparent adhesive, a stopper, and the like.
  • the size of the solar cell element 3 is not particularly limited, but the width of the light receiving portion is preferably the same as the thickness of the high refractive index material layer 2. Thereby, the light which guides the inside of the high refractive index material layer 2, and reaches
  • the surface on the daylighting surface side of the high refractive index material layer 2 may be covered with the high refractive index material layer 2, or the surface on the daylighting surface side of the high refractive index material layer 2.
  • the back surface may be covered with the low refractive index material layer 1.
  • the low refractive index material layer 1 is formed on the object 4 using the low refractive index material, and the high refractive index material is applied on the low refractive index material layer 1 so as to be highly refractive.
  • the rate material layer 2 is formed.
  • the low refractive index material layer 1 and the high refractive index material layer 2 may not be completely bonded, and an air layer may be interposed in part.
  • the solar cell element 3 is provided so that the light-receiving surface of the solar cell element 3 may contact the end surface of the high refractive index material layer 2 (attachment process).
  • the solar cell elements 3 are arranged in places to guide light. It is preferable to shorten the distance.
  • the light guide in the high refractive index material layer 2 of sunlight incident on the solar cell module 10 will be described.
  • a total reflection phenomenon occurs depending on the incident angle.
  • the high refractive index material layer 2 having a refractive index of 1.5 the light from the phosphor excited by sunlight is relative to the surface of the high refractive index material layer 2 (normal direction is 0 degree). If it is incident at 0 to about 41 degrees, it will be emitted to the outside of the high refractive index material layer 2.
  • the high refractive index material layer 2 having a refractive index of 1.5
  • the ratio of the light guided through the high refractive index material layer 2 to the light emitted to the outside of the high refractive index material layer 2 is as follows: There are about 75%.
  • a solar cell module 10 as shown in FIG. 1 was produced, and the power generation efficiency was examined.
  • the entire south-facing wall of the building was coated with a silica particle-dispersed polymer having a refractive index of 1.321 and cured by ultraviolet rays to form a low refractive index material layer 1 having a thickness of 100 ⁇ m.
  • a bisphenol A type epoxy resin (AER-260, manufactured by Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd.) having a refractive index of 1.574 is irradiated with a rare earth complex ([Tb (bpy) 2] Cl3 complex, [Tb (terpy)) 2) Cl3 complex, [Eu (phen) 2] Cl3 complex, etc.) particles having a diameter of 5 to 10 ⁇ m were dispersed in a high refractive index material.
  • a rare earth complex [Tb (bpy) 2] Cl3 complex, [Tb (terpy)) 2) Cl3 complex, [Eu (phen) 2] Cl3 complex, etc.
  • This high refractive index material was applied on the low refractive index material layer 1 and cured by ultraviolet rays, thereby forming a high refractive index material layer 2 having a thickness of 200 ⁇ m.
  • a p-Si solar cell was attached to the end face of the laminated coating film constituted by the low refractive index material layer 1 and the high refractive index material layer 2.
  • the amount of power generated when the solar cell module 10 produced in this way is irradiated with sunlight is about 50 W per 10 m 2 of the laminated coating film, whereas the conventional solar cell modules are arranged on one side and irradiated with sunlight.
  • the amount of power generated was about 20W.
  • the conventional solar cell module is a type of solar cell module that directly irradiates sunlight unlike the solar cell module of the present invention that irradiates condensed light.
  • the refractive index is higher than that of the low refractive index material layer and contains a phosphor.
  • the layer 2 is provided.
  • these layers can be formed by painting on the object 4, the solar cell module 10 can be suitably provided on a curved surface or the like, and the installation location is not limited.
  • the solar cell element 3 is provided on the end surface intersecting the daylighting surface of the high refractive index material layer 2, sufficient power generation efficiency can be obtained while being a small area, and it can be manufactured at low cost.
  • the refractive index relationship between the high refractive index material layer 2 and the low refractive index material layer 1 is controlled, the light from the phosphor excited by sunlight is passed into the high refractive index material layer 2. The light can be guided efficiently. Therefore, the solar cell module 10 can implement
  • the solar power generation device includes the solar cell module 10 described above.
  • the solar power generation device according to the present invention may include, for example, a plurality of solar cell modules 10 and a storage battery that stores an output from the solar cell module 10. Since the solar power generation device according to the present invention includes the solar cell module 10, it is possible to efficiently convert solar energy into electric power on the wall surface of a building, roof tiles, automobile bodies, and the like.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the solar cell module 20.
  • the first is that a protective layer 21 having a refractive index lower than that of the high refractive index material layer 2 is provided on the high refractive index material layer 2 of the solar cell module 20. It differs from the solar cell module 10 of the embodiment. In the present embodiment, only differences from the first embodiment will be described, and other details will be omitted.
  • the object 4 exists on the side of the low refractive index material layer 1 facing away from the surface in contact with the high refractive index material layer 2.
  • the solar cell module 20 includes a protective layer 21 having a refractive index lower than that of the high refractive index material layer 2 on the high refractive index material layer 2.
  • the protective layer 21 reflects light from the high refractive index material layer 2 at the interface with the high refractive index material layer 2 due to a difference in refractive index with the high refractive index material layer 2, and the high refractive index material.
  • the layer 2 is protected.
  • the protective layer 21 is formed of a material having a refractive index lower than that of the high refractive index material forming the high refractive index material layer 2.
  • a low refractive index material the same material as the low refractive index material forming the low refractive index material layer 1 described above can be used.
  • the protective layer 21 can be formed by coating a material having a refractive index lower than that of the high refractive index material layer 2 on the high refractive index material layer 2 (protective layer forming step). Further, a protective layer 21 is formed by previously forming a material having a refractive index lower than that of the high refractive index material layer 2 in a layer shape and attaching this layer on the high refractive index material layer 2 using an adhesive or the like. May be. As a method of coating a material having a refractive index lower than that of the high refractive index material layer 2 on the high refractive index material layer 2, the same method as the method of coating the low refractive index material described above on the object 4 may be mentioned.
  • the thickness of the protective layer 21 is preferably 1 to 10000 ⁇ m, more preferably 100 to 1000 ⁇ m. Thereby, even if the surface is damaged, the high refractive index material layer 2 can be protected. Further, the protective layer 21 itself can function as a light guide layer for a part of the light propagated to the protective layer 21.
  • the low refractive index material layer 1 is formed on the object 4 using a low refractive index material, and the high refractive index material is applied on the low refractive index material layer 1 so as to be highly refractive.
  • the rate material layer 2 is formed.
  • a protective layer 21 is formed on the high refractive index material layer 2 by applying a material having a refractive index lower than that of the high refractive index material layer 2, and the light receiving surface of the solar cell element 3 is formed on the end surface of the high refractive index material layer 2.
  • the solar cell element 3 is provided so as to be in contact with each other. After attaching the solar cell element 3 to the high refractive index material layer 2 before forming the protective layer 21, the protective layer 21 may be formed so as to cover the solar cell element 3.
  • a solar cell module 20 as shown in FIG. 2 was produced, and the power generation efficiency was examined.
  • a part of the body of an automobile was coated with a silica particle-dispersed polymer having a refractive index of 1.321 and cured by ultraviolet rays to form a low refractive index material layer 1 having a thickness of 100 ⁇ m.
  • a rare earth complex [Tb (bpy) 2] Cl3 complex, [Tb (terpy) 2] Cl3 which emits light with ultraviolet rays on a fluorene epoxy resin (EX-1051, manufactured by Nagase Sangyo Co., Ltd.) having a refractive index of 1.634.
  • a high refractive index material in which particles having a diameter of 5 to 10 ⁇ m of a complex and [Eu (phen) 2] Cl3 complex) were dispersed was prepared.
  • This high refractive index material was applied on the low refractive index material layer 1 and cured by ultraviolet rays, thereby forming a high refractive index material layer 2 having a thickness of 200 ⁇ m. Furthermore, the high refractive index material layer 2 was coated with a silica particle-dispersed polymer having a refractive index of 1.321 and cured by ultraviolet rays, thereby forming a protective layer 21 having a thickness of 100 ⁇ m. A p-Si solar cell was attached to the end face of the laminated coating film constituted by the low refractive index material layer 1 and the high refractive index material layer 2.
  • the amount of power generated when the solar cell module 20 manufactured in this way is irradiated with sunlight is about 10 W per 10 m 2 of the laminated coating film, whereas the conventional solar cell modules are irradiated with sunlight on one side.
  • the amount of power generated was about 5W.
  • the solar cell module 20 since the high refractive index material layer 2 is protected by the protective layer 21, the deterioration of the high refractive index material layer 2 containing the phosphor can be prevented. Further, similarly to the low refractive index material layer 1 and the high refractive index material layer 2, since the protective layer 21 can be formed by painting, the solar cell module 20 can be suitably provided on a curved surface, etc. Is not limited.
  • a part of the automobile paint may be composed of the low refractive index material layer 1, the high refractive index material layer 2 and the protective layer 21.
  • the solar cell element 3 can be provided on the body of the automobile, it can be designed in an inconspicuous place such as the ceiling, the boundary between the body and the window frame, the boundary between the front body and the door, etc.
  • the solar cell module 20 can be used without impairing the power.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the solar cell module 30.
  • the shape and the way of providing the solar cell element 34 are different from the solar cell element 3 of the solar cell module 10 in the first embodiment. In the present embodiment, only differences from the first embodiment will be described, and other details will be omitted.
  • the object 4 exists on the side of the low refractive index material layer 1 facing away from the surface in contact with the high refractive index material layer 2.
  • the thickness of the high refractive index material layer 32 continuously decreases from the end of the portion overlapping the low refractive index material layer 31 toward the end of the high refractive index material layer 32 itself.
  • the intersecting surface is inclined with respect to the opposing surface. That is, the high refractive index material layer 32 has a tapered shape toward the solar cell element 34.
  • the solar cell element 34 includes a light receiving surface that receives light from the high refractive index material layer 32, and the high refractive index material layer is in contact with the light receiving surface and the intersecting surface of the high refractive index material layer 32. 32.
  • the light receiving surface is in contact with the end surface of the low refractive index material layer 1 so that the thickness continuously increases from the surface side in contact with the end surface of the low refractive index material layer 1 toward the opposite surface side. Inclined with respect to the surface. That is, the light receiving surface is inclined in the same manner as the intersecting surface.
  • the solar cell element 34 is in contact with the end surface of the low refractive index material layer 31 and the end surface of the high refractive index material layer 32, and is covered with the low refractive index material layer 31 and the high refractive index material layer 32.
  • the protective layer 33 is provided on the high refractive index material layer 32.
  • the solar cell element 34 is attached on the object 4, and the low refractive index material layer is used by using the low refractive index material so that the end surface is in contact with the surface intersecting the surface in contact with the object 4. 31 is formed. Then, a high refractive index material is applied onto the solar cell element 34 and the low refractive index material layer 31 to form the high refractive index material layer 32 so that the end face is in contact with the light receiving surface of the solar cell element 34. A protective layer 33 is formed on the refractive index material layer 32.
  • the solar cell element 34 and the high refractive index material layer 32 are configured so that the contact surface between the light receiving surface of the solar cell element 34 and the high refractive index material layer 32 is large.
  • the light receiving efficiency of the battery element 34 is improved, and the power generation efficiency is further improved.
  • the solar cell module 30 can be suitably provided on a curved surface or the like, and the installation location is not limited.
  • the solar cell module according to the present invention preferably further includes a protective layer provided on the high refractive index material layer and having a refractive index lower than that of the high refractive index material layer.
  • a protective layer provided on the high refractive index material layer and having a refractive index lower than that of the high refractive index material layer.
  • the intersecting surface is opposed to the facing surface so that the thickness of the high refractive index material layer is continuously reduced toward the end of the high refractive index material layer.
  • the solar cell element is preferably provided on the high refractive index material layer by bonding the light receiving surface and the intersecting surface.
  • the solar cell module comprises the solar cell element and the high refractive index material layer so that the contact surface of the light-receiving surface of the solar cell element and the high refractive index material layer is large,
  • the light receiving efficiency of the battery element is improved, and the power generation efficiency is further improved.
  • the low refractive index material layer is formed by coating a low refractive index material on the object, and the high refractive index material layer is the low refractive index material.
  • a high refractive index material having a higher refractive index than that of the refractive index material and containing a phosphor is preferably formed by coating the low refractive index material layer.
  • a solar cell module can form a low-refractive-index material layer and a high-refractive-index material layer by coating material on an object, a solar cell module is suitable also for a curved surface etc.
  • the installation place is not limited.
  • the protective layer is formed by coating a material having a refractive index lower than that of the high refractive index material layer on the high refractive index material layer. Is preferred.
  • the protective layer that prevents the deterioration of the high refractive index material layer can be formed by coating in the same manner as the low refractive index material layer and the high refractive index material layer. The installation location is not limited.
  • the manufacturing method of the solar cell module according to the present invention includes a protective layer forming step of coating a material having a refractive index lower than that of the high refractive index material on the high refractive index material layer to form a protective layer. Furthermore, it is preferable to include.
  • the protective layer that prevents the deterioration of the high refractive index material layer can be formed by coating in the same manner as the low refractive index material layer and the high refractive index material layer. The installation location is not limited.
  • the present invention can provide a solar cell module that has a high degree of design freedom and can be installed on a curved surface and the like, and the installation location is not limited, solar power generation on the walls of buildings, roof tiles, automobile bodies, etc. It can be suitably used as a system.

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Abstract

　太陽電池モジュール（１０）は、物体（４）の表面に設けられた低屈折率材料層（１）と、低屈折率材料層（１）上に設けられ、低屈折率材料層（１）よりも屈折率が高い高屈折率材料層（２）と、高屈折率材料層（２）において、低屈折率材料層（１）に接する面（低屈折率材料層（１）に対向する対向面）に交差する面に設けられた太陽電池素子（３）とを備えている。また、高屈折率材料層（２）内には、蛍光体が分散されている。これにより、高屈折率材料層（２）内を導光する光は、低屈折率材料層（１）との界面及び空気層との界面において反射し、太陽電池素子（３）に効率よく集光される。これにより、設計の自由度が高く、曲面等にも設置可能で設置場所が限定されない太陽電池モジュールを、安価で容易に製造することができる。

Description

太陽電池モジュール及び太陽光発電装置
　本発明は、太陽電池モジュール及びこれを備えた太陽光発電装置に関する。
　太陽エネルギーの効率的な利用を目的として、従来使用されている一般的な太陽光発電装置は、太陽パネルを太陽の方向に向けて一面に敷き詰めた状態で使用される。このような太陽パネルは、一般に、不透明な半導体により構成されているので、積層配置することができない。したがって、太陽光を十分に集光するためには、大面積の太陽パネルを用いる必要があり、また設置面積が広くなる。
　太陽パネルの小面積化を実現しつつ、効率よく太陽エネルギーを利用する技術として、特許文献１には、蛍光体が分散した蛍光板の端面に太陽電池を設けることによって、蛍光板に入射する太陽光を効率よく太陽電池に集光させ、発電効率を向上させる技術が記載されている。また、特許文献２には、集熱板の受光面に、蛍光体を含有する透光性基板を被着し、透光層の側面に太陽電池を設けた太陽光エネルギー変換器が記載されている。
日本国公開実用新案公報「実開昭６１－１３６５５９号公報（１９８６年８月２５日公開）」 日本国公開特許公報「特開昭５８－４９８６０号公報（１９８３年３月２４日公開）」
　しかしながら、特許文献１及び２に記載の技術では、太陽光の集光のために太陽パネルの面積を大きくする必要は無いが、蛍光体を混ぜ込んだ多量の基板を用いているので製造コストが増大する。また、太陽光を太陽電池に集光するために、アクリル板等の導光板を使用しているので、例えば、曲面等に設置することが困難であり、適用範囲が限られる。
　したがって、省スペース化を実現しつつ、より安価で容易に製造可能であり、設計の自由度の高く、曲面等にも設置可能で設置場所が限定されない太陽電池モジュールの開発が望まれている。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価で容易に製造可能であり、設計の自由度が高く、曲面等にも設置可能で設置場所が限定されない太陽電池モジュール、及びこれを備えた太陽光発電装置を提供することにある。
　本発明に係る太陽電池モジュールは、上記課題を解決するために、物体上に設けられた低屈折率材料層と、上記低屈折率材料層上に設けられ、上記低屈折率材料層よりも屈折率が高く、蛍光体を含有する高屈折率材料層と、上記高屈折率材料層において、上記低屈折率材料層に対向する対向面に交差する交差面に設けられた太陽電池素子とを備えていることを特徴としている。
　上記の構成によれば、太陽電池モジュールは、物体の表面に設けた低屈折率材料層上に、低屈折率材料層よりも屈折率が高く、蛍光体を含有する高屈折率材料層を設けて構成されている。したがって、例えば、物体上に塗装することによってこれらの層を形成することができるので、太陽電池モジュールを曲面等にも好適に設けることができ、設置場所が限定されない。さらに、太陽電池素子を高屈折率材料層の採光面に交差する端面に設けているので、小面積でありながら十分な発電効率が得られ、安価で製造可能である。
　加えて、高屈折率材料層と低屈折率材料層との屈折率の関係を制御しているので、太陽光により励起された蛍光体からの光を、高屈折率材料層内に効率よく導光させることができる。したがって、本発明に係る太陽電池モジュールは、建物の壁面、屋根の瓦、自動車のボディ等を塗装して各層を形成して取り付けることによって、高効率な太陽光発電システムを実現することができる。
　本発明に係る太陽光発電装置は、上記太陽電池モジュールを備えていることを特徴としている。このように、本発明に係る太陽光発電装置は、上述した太陽電池モジュールを備えているので、建物の壁面、屋根の瓦、自動車のボディ等において、太陽光エネルギーを効率よく電力に変換することが可能である。
　本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、物体上に低屈折率材料を塗装して、低屈折率材料層を形成する低屈折率材料層形成工程と、上記低屈折率材料層上に、上記低屈折率材料よりも屈折率が高く、蛍光体を含有する高屈折率材料を塗装して、高屈折率材料層を形成する高屈折率材料層形成工程と、上記高屈折率材料層において、上記低屈折率材料層に対向する対向面に交差する交差面に太陽電池素子を取り付ける取付工程とを包含することを特徴としている。
　本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、物体上に太陽電池素子を取り付ける取付工程と、上記取付工程の後に、上記物体上に低屈折率材料を塗装して、低屈折率材料層を形成する低屈折率材料層形成工程と、上記低屈折率材料層上に、上記低屈折率材料よりも屈折率が高く、蛍光体を含有する高屈折率材料を塗装して、高屈折率材料層を形成する高屈折率材料層形成工程とを包含し、上記低屈折率材料層形成工程では、上記太陽電池素子における上記物体に接する面に交差する面と、上記低屈折率材料層の端面とが接するように、上記低屈折率材料層を形成し、上記高屈折率材料層形成工程では、上記太陽電池素子の受光面と、上記高屈折率材料層の端面とが接するように、上記高屈折率材料層を形成する構成でもあり得る。
　上記の構成によれば、太陽電池モジュールの製造時に、材料を物体上に塗装することによって低屈折率材料層及び高屈折率材料層を形成することができるので、太陽電池モジュールを曲面等にも好適に設けることができ、設置場所が限定されない。また、安価で容易に製造可能である。
　本発明に係る太陽電池モジュールは、物体上に設けられた低屈折率材料層と、上記低屈折率材料層上に設けられ、上記低屈折率材料層よりも屈折率が高く、蛍光体を含有する高屈折率材料層と、上記高屈折率材料層において、上記低屈折率材料層に対向する対向面に交差する交差面に設けられた太陽電池素子とを備えているので、設計の自由度が高く、曲面等にも設置可能で設置場所が限定されない太陽電池モジュールを、安価で容易に製造することができる。
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す断面図である。
　〔第１実施形態〕
　（太陽電池モジュール１０）
　本発明に係る太陽電池モジュール１０の一実施形態について、図１を参照して以下に説明する。図１は、太陽電池モジュール１０を示す断面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、物体４の表面に設けられた低屈折率材料層１と、低屈折率材料層１上に設けられ、低屈折率材料層１よりも屈折率が高く、かつ空気よりも屈折率が高い高屈折率材料層２と、高屈折率材料層２において、低屈折率材料層１に接する面（低屈折率材料層１に対向する対向面）に交差する面に設けられた太陽電池素子３とを備えている。また、高屈折率材料層２内には、蛍光体が分散されている。なお、図１において、低屈折率材料層１の高屈折率材料層２に接している面に背向する面側に、物体４が存在している。
　低屈折率材料層１は、太陽電池モジュール１０が設けられる対象となる物体４の表面に設けられおり、低屈折率材料層が物体４と接する面に背向する面に、高屈折率材料層２が設けられている。高屈折率材料層２に入射した太陽光によって、高屈折率材料層２内に分散された蛍光体が励起され、その励起光が低屈折率材料層１との界面において反射を繰り返しながら高屈折率材料層２内を導光し、太陽電池素子３に集光する。これにより、太陽光を効率よく集光し、太陽電池モジュール１０の発電効率が向上する。
　太陽電池モジュール１０が設けられる対象となる物体４としては、太陽光が照射されるものであり、主として屋外に設置されるもので有り得る。このような物体４として、例えば、ビルディングの壁、自動車のボディ、住宅の屋根等が挙げられるが、これに限定されない。
　（低屈折率材料層１）
　低屈折率材料層１は、その屈折率差によって、高屈折率材料層２との界面において、高屈折率材料層２からの光を反射するものである。また、低屈折率材料層１は、高屈折率材料層２からの光が物体４に吸収されるのを防ぐ。低屈折率材料層１を形成する低屈折率材料として、シリカ粒子分散ポリマー、光の波長以下の空隙を持つ樹脂層等が挙げられるが、これに限定されない。太陽電池モジュール１０を、主として屋外で使用する物体４に設置する場合には、風雨等に晒された場合でも劣化しないような材料を選択する。
　低屈折率材料層１は、低屈折率材料を物体４上に塗装することによって形成することができる（低屈折率材料層形成工程）。また、予め層状に形成した低屈折率材料を物体４上に接着剤等を用いて貼り付けることによって、低屈折率材料層１を形成してもよい。低屈折率材料を物体４上に塗装する方法としては、上述した低屈折率材料を、スプレー等の噴霧器で噴霧してコーティングする方法、直接塗布してコーティングする方法等が挙げられる。
　低屈折率材料層１は、高屈折率材料層２よりも屈折率が低いため、低屈折率材料層１における低屈折率材料の密度が低くてもよく、層内に空洞や隙間を含んでいてもよい。したがって、低屈折率材料を噴霧器等で噴霧してコーティングすることによっても、低屈折率材料層１を好適に形成可能である。低屈折率材料層１は、上記物体４に塗装した低屈折率材料を硬化させて形成する。
　低屈折率材料層１の厚みは、１～１００００μｍであることが好ましく、１０～１０００μｍであることが更に好ましい。これにより、従来から知られている方法で、容易に低屈折率材料層１を形成することができる。
　（高屈折率材料層２）
　高屈折率材料層２は、その低屈折率材料層１に接する面に背向する面（採光面）から入射した光によって励起された蛍光体からの光を導光させ、その端部に設けられた太陽電池素子３に集光させるものである。高屈折率材料層２内を導光する光は、高屈折率材料層２と低屈折率材料層１との界面において反射する。さらに、高屈折率材料層２の屈折率は空気の屈折率よりも高くなるように構成されているので、高屈折率材料層内を導光する光が、高屈折率材料層２の採光面に入射したとき、採光面において反射する。これにより、高屈折率材料層２内を導光する光を効率よく太陽電池素子に集光させることができる。
　高屈折率材料層２を形成する高屈折率材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられるが、これに限定されない。太陽電池モジュール１０を、主として屋外で使用する物体４に設置する場合には、風雨等に晒された場合でも劣化しないような材料を選択する。
　高屈折率材料層２は、蛍光体を含有する高屈折率材料を低屈折率材料層１上に塗装することによって、形成することができる（高屈折率材料層形成工程）。また、予め層状に形成した高屈折率材料を低屈折率材料層１上に接着剤等を用いて貼り付けることによって、高屈折率材料層２を形成してもよい。高屈折率材料を低屈折率材料層１上に塗装する方法としては、上述した高屈折率材料を、スプレー等の噴霧器で噴霧してコーティングする方法、塗布してコーティングする方法等が挙げられる。高屈折率材料層２は、低屈折率材料層１よりも屈折率が高いため、高屈折率材料層２における高屈折率材料の密度が高いことが好ましい。したがって、高屈折率材料層２は、低屈折率材料層１上に高屈折率材料を塗布し、密な層を形成するように設けることが好ましい。高屈折率材料層２は、低屈折率材料層１に塗装した高屈折率材料を硬化させて形成する。
　高屈折率材料層２の厚みは、１００～２００００μｍであることが好ましく、１０００～１００００μｍであることが更に好ましい。これにより、蛍光体を均一に混ぜた導光層を形成することができる。
　高屈折率材料層２には、種々の蛍光体を含有させることが可能であるが、このような蛍光体として、例えば、希土類錯体が挙げられ、希土類錯体の例として、［Ｔｂ（ｂｐｙ）２］Ｃｌ３錯体、［Ｔｂ（ｔｅｒｐｙ）２］Ｃｌ３錯体、［Ｅｕ（ｐｈｅｎ）２］Ｃｌ３錯体、Ｃａ－α－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等のサイアロン蛍光体等が挙げられるがこれに限定されない。また、高屈折率材料層２に分散させる蛍光体として、サマリウム、テルビウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム等の希土類金属の塩酸塩又は硫酸塩、モリブデン酸カルシウム、タングステン酸カルシウム等の遷移金属酸塩、ベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素、エオシン、フルオレセイン等のフタレイン系色素等を用いてもよい。
　高屈折率材料層２に分散された蛍光体の粒子径は、５～１０μｍであることが好ましく、これにより、効率的に蛍光発光を得ることができる。また、高屈折率材料層２における蛍光体の含有量は、１０重量％以下であることが好ましく、これにより、蛍光体による多重散乱を抑制し、効率のよい蛍光発光を実現することができる。
　（太陽電池素子３）
　太陽電池素子３は、高屈折率材料層２において、低屈折率材料層１に対向する対向面に交差する交差面、すなわち高屈折率材料層２の端面に設けられ、入射する光を受光して発電するものである。太陽電池素子３は、高屈折率材料層２内の蛍光体からの光を受光して発電するものであればよく、さらに、太陽電池素子３に直接入射する光を発電に利用するようになっていてもよい。
　太陽電池素子３としては、公知の太陽電池を使用可能であり、例えば、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池等が挙げられるがこれに限定されない。太陽電池素子３は、従来公知の透過性の接着剤及び止め具等を用いて、高屈折率材料層２の端面に取り付けられている。太陽電池素子３の大きさは、特に限定されないが、その受光部の幅が高屈折率材料層２の厚みと同一であることが好ましい。これにより、高屈折率材料層２内を導光してその端面に到達する光を効率よく受光することができる。また、太陽電池素子３において、高屈折率材料層２の採光面側の面は、高屈折率材料層２により覆われていてもよいし、高屈折率材料層２の採光面側の面に背向する面が、低屈折率材料層１により覆われていてもよい。
　太陽電池モジュール１０を製造するとき、まず、物体４上に低屈折率材料を用いて低屈折率材料層１を形成し、低屈折率材料層１上に高屈折率材料を塗布して高屈折率材料層２を形成する。このとき低屈折率材料層１と高屈折率材料層２との間は、完全に接着されていなくてもよく、一部に空気層が介在していてもよい。そして、高屈折率材料層２の端面に太陽電池素子３の受光面が接するように太陽電池素子３を設ける（取付工程）。
　高屈折率材料層２内を導光する光の導光距離が長いと、太陽電池素子３への集光効率が低下する。したがって、広い範囲に低屈折率材料及び高屈折率材料を塗布して低屈折率材料層１及び高屈折率材料層２を形成するときには、所々に太陽電池素子３を配置して光の導光距離を短くすることが好ましい。
　次に、太陽電池モジュール１０に入射した太陽光の、高屈折率材料層２内における導光を説明する。光は、屈折率が高い領域から低い領域に向かって入射する時、その入射角によって全反射現象が起こる。例えば、屈折率１．５の高屈折率材料層２内で、太陽光により励起された蛍光体からの光は、高屈折率材料層２の面（法線方向を０度とする）に対して０度～約４１度で入射すると、高屈折率材料層２の外部に出射してしまう。一方、約４１度以上で入射した光は、高屈折率材料層２を導光し、低屈折率材料層１との界面において全反射を繰り返す。高屈折率材料層２の外部に出射する光に対して、高屈折率材料層２内を導光する光の割合は、屈折率が１．５の高屈折率材料層２を用いた場合、約７５％も存在する。
　ここで、図１に示すような太陽電池モジュール１０を作製し、その発電効率を調べた。まず、ビルディングの南向きの壁一面を、屈折率が１．３２１のシリカ粒子分散ポリマーでコーティングして紫外線により硬化させ、厚さ１００μｍの低屈折率材料層１を形成した。次に、屈折率が１．５７４のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＡＥＲ－２６０、旭化成エポキシ株式会社製）に、紫外線で発光する希土類錯体（［Ｔｂ（ｂｐｙ）２］Ｃｌ３錯体、［Ｔｂ（ｔｅｒｐｙ）２］Ｃｌ３錯体、及び［Ｅｕ（ｐｈｅｎ）２］Ｃｌ３錯体等）の、直径５～１０μｍの粒子を、約５重量％分散させた高屈折率材料を準備した。
　この高屈折率材料を、低屈折率材料層１上に塗布して紫外線により硬化させ、厚さ２００μｍの高屈折率材料層２を形成した。低屈折率材料層１及び高屈折率材料層２により構成される積層コート膜の端面にｐ－Ｓｉ太陽電池を取り付けた。このように作製した太陽電池モジュール１０に太陽光を照射したときの発電量は、積層コート膜１０ｍ２あたり約５０Ｗであるのに対して、従来の太陽電池モジュールを一面に並べて太陽光を照射したときの発電量は約２０Ｗであった。ここで、従来の太陽電池モジュールは、集光した光を照射する本発明の太陽電池モジュールとは異なり、太陽光を直接照射するタイプの太陽電池モジュールである。
　上述したように、太陽電池モジュール１０によれば、物体４の表面に設けた低屈折率材料層１上に、低屈折率材料層よりも屈折率が高く、蛍光体を含有する高屈折率材料層２を設けて構成されている。例えば、物体４上に塗装することによってこれらの層を形成することができるので、太陽電池モジュール１０を曲面等にも好適に設けることができ、設置場所が限定されない。
　さらに、太陽電池素子３を高屈折率材料層２の採光面に交差する端面に設けているので、小面積でありながら十分な発電効率が得られ、安価で製造可能である。加えて、高屈折率材料層２と低屈折率材料層１との屈折率の関係を制御しているので、太陽光により励起された蛍光体からの光を、高屈折率材料層２内に効率よく導光させることができる。したがって、太陽電池モジュール１０は、建物の壁面、屋根の瓦、自動車のボディ等を塗装して各層を形成して取り付けることによって、高効率な太陽光発電システムを実現することができる。
　（太陽光発電装置）
　本発明に係る太陽光発電装置は、上述した太陽電池モジュール１０を備えている。本発明に係る太陽光発電装置は、例えば、複数の太陽電池モジュール１０と、太陽電池モジュール１０からの出力を蓄える蓄電池とを備えていてもよい。本発明に係る太陽光発電装置は、太陽電池モジュール１０を備えているので、建物の壁面、屋根の瓦、自動車のボディ等において、太陽光エネルギーを効率よく電力に変換することが可能である。
　〔第２実施形態〕
　（太陽電池モジュール２０）
　本発明に係る太陽電池モジュール２０の他の実施形態について、図２を参照して以下に説明する。図２は、太陽電池モジュール２０を示す断面図である。図２に示すように、本実施形態においては、太陽電池モジュール２０の高屈折率材料層２上に、高屈折率材料層２よりも屈折率の低い保護層２１を設けた点において、第１実施形態の太陽電池モジュール１０と異なっている。本実施形態においては、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、他の詳細については省略する。なお、図２において、低屈折率材料層１の高屈折率材料層２に接している面に背向する面側に、物体４が存在している。
　（保護層２１）
　本実施形態において、太陽電池モジュール２０は、高屈折率材料層２上に、高屈折率材料層２よりも屈折率の低い保護層２１を備えている。保護層２１は、高屈折率材料層２との屈折率差によって、高屈折率材料層２との界面において、高屈折率材料層２からの光を反射するものであり、かつ高屈折率材料層２を保護するものである。保護層２１は、高屈折率材料層２を形成する高屈折率材料よりも屈折率の低い材料により形成される。このような低屈折率材料として、上述した低屈折率材料層１を形成する低屈折率材料と同様の材料を使用することができる。
　保護層２１は、高屈折率材料層２よりも屈折率の低い材料を高屈折率材料層２上に塗装することによって形成することができる（保護層形成工程）。また、高屈折率材料層２よりも屈折率の低い材料を予め層状に形成して、この層を高屈折率材料層２上に接着剤等を用いて貼り付けることによって、保護層２１を形成してもよい。高屈折率材料層２よりも屈折率の低い材料を高屈折率材料層２上に塗装する方法としては、上述した低屈折率材料を物体４上に塗装する方法と同様の方法が挙げられる。
　保護層２１の厚みは、１～１００００μｍであることが好ましく、１００～１０００μｍであることが更に好ましい。これにより、表面に傷がついても高屈折率材料層２を保護することができる。また、保護層２１に伝搬した一部の光については保護層２１自体を導光層として機能させることができる。
　太陽電池モジュール２０を製造するとき、まず、物体４上に低屈折率材料を用いて低屈折率材料層１を形成し、低屈折率材料層１上に高屈折率材料を塗布して高屈折率材料層２を形成する。そして、高屈折率材料層２上に高屈折率材料層２よりも屈折率の低い材料を塗布して保護層２１を形成し、高屈折率材料層２の端面に太陽電池素子３の受光面が接するように太陽電池素子３を設ける。太陽電池素子３を保護層２１の形成前に高屈折率材料層２に取り付けた後、太陽電池素子３を覆うように保護層２１を形成してもよい。
　ここで、図２に示すような太陽電池モジュール２０を作製し、その発電効率を調べた。まず、自動車のボディの一部を、屈折率が１．３２１のシリカ粒子分散ポリマーでコーティングして紫外線により硬化させ、厚さ１００μｍの低屈折率材料層１を形成した。次に、屈折率が１．６３４のフルオレン系エポキシ樹脂（ＥＸ－１０５１、長瀬産業株式会社製）に紫外線で発光する希土類錯体［Ｔｂ（ｂｐｙ）２］Ｃｌ３錯体、［Ｔｂ（ｔｅｒｐｙ）２］Ｃｌ３錯体、及び［Ｅｕ（ｐｈｅｎ）２］Ｃｌ３錯体等）の、直径５～１０μｍの粒子を、約５重量％分散させた高屈折率材料を準備した。
　この高屈折率材料を、低屈折率材料層１上に塗布して紫外線により硬化させ、厚さ２００μｍの高屈折率材料層２を形成した。さらに、高屈折率材料層２上を、屈折率が１．３２１のシリカ粒子分散ポリマーでコーティングして紫外線により硬化させ、厚さ１００μｍの保護層２１を形成した。低屈折率材料層１及び高屈折率材料層２により構成される積層コート膜の端面にｐ－Ｓｉ太陽電池を取り付けた。このように作製した太陽電池モジュール２０に太陽光を照射したときの発電量は、積層コート膜１０ｍ２あたり約１０Ｗであるのに対して、従来の太陽電池モジュールを一面に並べて太陽光を照射したときの発電量は約５Ｗであった。
　太陽電池モジュール２０によれば、高屈折率材料層２を保護層２１によって保護するので、蛍光体を含有する高屈折率材料層２の劣化を防ぐことができる。また、低屈折率材料層１及び高屈折率材料層２と同様に、保護層２１を塗装により形成することができるので、太陽電池モジュール２０を曲面等にも好適に設けることができ、設置場所が限定されない。
　太陽電池モジュール２０を、自動車のボディに設置する場合、自動車の塗装の一部を低屈折率材料層１、高屈折率材料層２及び保護層２１で構成してもよい。太陽電池素子３は、自動車のボディ上に設けることも可能であるが、天井、ボディと窓枠との境界、フロントボディとドアとの境界等の目立ちにくい場所に設置することによって、自動車のデザインを損ねることなく太陽電池モジュール２０を使用することができる。
　〔第３実施形態〕
　（太陽電池モジュール３０）
　本発明に係る太陽電池モジュール３０の他の実施形態について、図３を参照して以下に説明する。図３は、太陽電池モジュール３０を示す断面図である。図３に示すように、本実施形態においては、太陽電池素子３４の形状及び設け方が、第１実施形態における太陽電池モジュール１０の太陽電池素子３と異なっている。本実施形態においては、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、他の詳細については省略する。なお、図３において、低屈折率材料層１の高屈折率材料層２に接している面に背向する面側に、物体４が存在している。
　太陽電池モジュール３０において、高屈折率材料層３２は、低屈折率材料層３１に重畳する部分の端部から高屈折率材料層３２自体の端部に向かって連続的に厚みが薄くなるように、交差面が対向面に対して傾斜している。すなわち、高屈折率材料層３２は太陽電池素子３４に向かって先細った形状である。
　そして、太陽電池素子３４は、高屈折率材料層３２からの光を受光する受光面を備えており、受光面と高屈折率材料層３２の交差面とが接するように、高屈折率材料層３２に設けられている。太陽電池素子３４においては、低屈折率材料層１の端面に接する面側から、その対向面側に向かって連続的に厚みが増すように、受光面が低屈折率材料層１の端面に接する面に対して傾斜している。すなわち、受光面は上記交差面と同様に傾斜している。
　太陽電池素子３４は、低屈折率材料層３１の端面及び高屈折率材料層３２の端面にそれぞれ接しており、低屈折率材料層３１及び高屈折率材料層３２により覆われている。保護層３３は、高屈折率材料層３２上に設けられている。
　太陽電池モジュール３０を製造するとき、まず、物体４上に太陽電池素子３４を取り付け、その物体４に接する面に交差する面に端面が接するように低屈折率材料を用いて低屈折率材料層３１を形成する。そして、高屈折率材料を太陽電池素子３４及び低屈折率材料層３１上に塗布して、太陽電池素子３４の受光面に端面が接するように高屈折率材料層３２を形成し、次いで、高屈折率材料層３２上に保護層３３を形成する。このように作製した、太陽電池モジュール３０を用いることによって、他の実施形態のように太陽電池素子３を配置した場合と比較して、約２０％発電効率が向上した。
　太陽電池モジュール３０によれば、太陽電池素子３４の受光面と高屈折率材料層３２との接触面が大きくなるように太陽電池素子３４及び高屈折率材料層３２を構成しているので、太陽電池素子３４の受光効率が向上し、より発電効率が向上する。また、低屈折率材料層３１及び高屈折率材料層３２を塗装により形成することができるので、太陽電池モジュール３０を曲面等にも好適に設けることができ、設置場所が限定されない。
　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。
　本発明に係る太陽電池モジュールは、上記高屈折率材料層上に設けられ、上記高屈折率材料層よりも屈折率の低い保護層をさらに備えていることが好ましい。このように、太陽電池モジュールは、高屈折率材料層を保護層によって保護するので、高屈折率材料層の劣化を防ぐことができる。
　また、本発明に係る太陽電池モジュールは、上記高屈折率材料層の厚みが上記高屈折率材料層の端部に向かって連続的に薄くなるように、上記交差面が上記対向面に対して傾斜しており、上記太陽電池素子は、その受光面と上記交差面とが貼り合わされることによって、上記高屈折率材料層に設けられていることが好ましい。
　上記の構成によれば、太陽電池モジュールは、太陽電池素子の受光面と高屈折率材料層との接触面が大きくなるように太陽電池素子及び高屈折率材料層を構成しているので、太陽電池素子の受光効率が向上し、より発電効率が向上する。
　また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、上記低屈折率材料層は、上記物体上に低屈折率材料を塗装することによって形成されたものであり、上記高屈折率材料層は、上記低屈折率材料よりも屈折率の高く、蛍光体を含有する高屈折率材料を、上記低屈折率材料層上に塗装することによって形成されたものであることが好ましい。
　上記の構成によれば、太陽電池モジュールは、材料を物体上に塗装することによって低屈折率材料層及び高屈折率材料層を形成することができるので、太陽電池モジュールを曲面等にも好適に設けることができ、設置場所が限定されない。
　また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、上記保護層は、上記高屈折率材料層よりも屈折率の低い材料を、上記高屈折率材料層上に塗装することによって形成されたものであることが好ましい。このように、高屈折率材料層の劣化を防ぐ保護層を、低屈折率材料層及び高屈折率材料層と同様に、塗装により形成することができるので、太陽電池モジュールを曲面等にも好適に設けることができ、設置場所が限定されない。
　また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、上記高屈折率材料よりも屈折率が低い材料を、上記高屈折率材料層上に塗装して、保護層を形成する保護層形成工程をさらに包含していることが好ましい。このように、高屈折率材料層の劣化を防ぐ保護層を、低屈折率材料層及び高屈折率材料層と同様に、塗装により形成することができるので、太陽電池モジュールを曲面等にも好適に設けることができ、設置場所が限定されない。
　本発明は、設計の自由度が高く、曲面等にも設置可能で設置場所が限定されない太陽電池モジュールを提供することができるので、建物の壁面、屋根の瓦、自動車のボディ等における太陽光発電システムとして好適に利用することができる。
　１、３１　　低屈折率材料層
　２、３２　　高屈折率材料層
　３、３４　　太陽電池素子
　４　　物体
　１０、２０、３０　太陽電池モジュール
 

Claims (9)

  1. 　物体上に設けられた低屈折率材料層と、
    　上記低屈折率材料層上に設けられ、上記低屈折率材料層よりも屈折率が高く、蛍光体を含有する高屈折率材料層と、
    　上記高屈折率材料層において、上記低屈折率材料層に対向する対向面に交差する交差面に設けられた太陽電池素子と
    を備えていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 　上記高屈折率材料層上に設けられ、上記高屈折率材料層よりも屈折率の低い保護層をさらに備えてい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。
  3. 　上記高屈折率材料層の厚みが上記高屈折率材料層の端部に向かって連続的に薄くなるように、上記交差面が上記対向面に対して傾斜しており、
    　上記太陽電池素子は、その受光面と上記交差面とが貼り合わされることによって、上記高屈折率材料層に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 　上記低屈折率材料層は、上記物体上に低屈折率材料を塗装することによって形成されたものであり、
    　上記高屈折率材料層は、上記低屈折率材料よりも屈折率の高く、蛍光体を含有する高屈折率材料を、上記低屈折率材料層上に塗装することによって形成されたものである
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 　上記保護層は、上記高屈折率材料層よりも屈折率の低い材料を、上記高屈折率材料層上に塗装することによって形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置。
  7. 　物体上に低屈折率材料を塗装して、低屈折率材料層を形成する低屈折率材料層形成工程と、
    　上記低屈折率材料層上に、上記低屈折率材料よりも屈折率が高く、蛍光体を含有する高屈折率材料を塗装して、高屈折率材料層を形成する高屈折率材料層形成工程と、
    　上記高屈折率材料層において、上記低屈折率材料層に対向する対向面に交差する交差面に太陽電池素子を取り付ける取付工程と
    を包含することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
  8. 　物体上に太陽電池素子を取り付ける取付工程と、
    　上記取付工程の後に、上記物体上に低屈折率材料を塗装して、低屈折率材料層を形成する低屈折率材料層形成工程と、
    　上記低屈折率材料層上に、上記低屈折率材料よりも屈折率が高く、蛍光体を含有する高屈折率材料を塗装して、高屈折率材料層を形成する高屈折率材料層形成工程と
    を包含し、
    　上記低屈折率材料層形成工程では、上記太陽電池素子における上記物体に接する面に交差する面と、上記低屈折率材料層の端面とが接するように、上記低屈折率材料層を形成し、
    　上記高屈折率材料層形成工程では、上記太陽電池素子の受光面と、上記高屈折率材料層の端面とが接するように、上記高屈折率材料層を形成する
    ことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
  9. 　上記高屈折率材料よりも屈折率が低い材料を、上記高屈折率材料層上に塗装して、保護層を形成する保護層形成工程をさらに包含していることを特徴とする請求項７又は８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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