(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素の表面に沿って配置されている透光領域と非透光領域の両方を備えた光学要素（１；１１；２１；３１；４１；５１；６１；７１）を有する太陽電池において、
透光領域は、この透光領域の中間にある非透光領域が、少なくとも１方向で、前記表面の平面に１ｍｍ以下の幅（Ｔ）を持つように配置され、かつ、
非透光領域は、相互に関連して配置され、かつ、前記表面に対して垂直に深さ（Ｄ）を備え、かつ、
透光領域は、少なくとも１方向で、前記表面の平面に、非透光領域の深さ（Ｄ）の１０倍より小さい幅（Ａ）を備えること、及び
非透光領域の少なくとも１部分が、太陽電池（６１；７１）の電極（６７；７６）として機能するために構成されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池において、
透光領域は、前記光学要素の表面で、開口部（２；１２，１３）として見えるように構成されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽電池において、
前記開口部は、前記表面で、その直角方向の長さを超える長さを、少なくとも１方向で、備えていることを特徴とする太陽電池。
【請求項４】
請求項１に記載の太陽電池において、
前記透光領域は、非透光領域が前記表面でアイランド（２２）として見えるように配置される連続表面を構成することを特徴とする太陽電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池において、
透光領域及び非透光領域は、相互に規則的なパターンで配置されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽電池において、
個々の非透光領域は、表面の少なくとも１方向で、１００μｍ以下の長さ（Ｔ）を備えることを特徴とする太陽電池。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池において、
非透光領域は、三角状の断面を備えた薄膜として構成されることを特徴とする太陽電池。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池において、
非透光領域は、傾いた薄膜として構成されることを特徴とする太陽電池。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の太陽電池において、
薄膜は、深さ（Ｄ）、厚さ（Ｔ）、及び、相互距離（Ａ）が１０μｍ以上であることを特徴とする太陽電池。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の太陽電池において、
非透光領域は、アルベド係数が０．１８以下である材料であり、光が非透光領域の面から制限されて反射することを特徴とする太陽電池。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の太陽電池において、
フィルムがもう一方の表面に取り付け可能であることを特徴とする太陽電池。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の太陽電池において、
太陽電池は、窓枠の一部分として構成されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の太陽電池において、
前記太陽電池（６１；７１）は、光電気化学太陽電池であることを特徴とする太陽電池。
【請求項１４】
請求項１３に記載の太陽電池において、
非透光領域は、フォト電極（６７）として機能する半導体であることを特徴とする太陽電池。
【請求項１５】
請求項１３に記載の太陽電池において、
非透光領域は、伝導性の粒子材料から成り、対電極（７６）として機能するために構成されていることを特徴とする太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性の領域及び本質的に非透過性の領域から成る少なくとも部分的な透光面の形態の光学要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の建築物は、多くの場合に大きいガラス面と共に組み立てられている。このことは、特にオフィス・ビルディングに応用される。この場合、個々のオフィスが、多くの場合に床から天井までの窓を有する。このことは、多数の利点を有する。一方では建築物の建築上の外観に関していろいろな自由度が得られ、他方では見晴らしの良い非常に明るい部屋が得られる。しかしながら実際には、大きいガラス板は欠点にもつながることが分かっている。すなわち部屋を照らすほかに、入射光の大部分が直接に入射する太陽の放射であるので、大量の入射光は部屋が激しく加熱されることも意味する。特に暑い夏の日や平均して高温な地域では、部屋の温度上昇が非常に強いので、該当する部屋を冷却するためには多大なエネルギー資源を使用する必要がある。また直接に入射する太陽の放射は、該当するガラス板の近くにいる人たちに対する日よけの形態にいて不便を引き起こすかもしれない。
【０００３】
温度上昇及び／又は直接に入射する太陽の放射を遮る形態の不便性を低減する多数の解決手段が公知である。最も良く知られている解決手段のうちの１つは、個々のガラス板の内側から引き出され得るカーテンである。しかしながらこれらのカーテンは、該当する部屋からの眺めも遮り、多くの場合にこれらのカーテンは多かれ少なかれ非透光性である。さらに、カーテンが内側に配置されるという事実は、カーテンが遮断しようとする熱放射が依然として入り込んで部屋内に留まることを意味する。したがってカーテンの効果は、この点に関して限定される。
【０００４】
建築物の外側に配置され下げられ得る日よけ又はブラインドも公知である。これらの日よけ又はブラインドは、一般にガラスファイバの織物でコーティングされたプラスチックの布から成る。これらの日よけ又はブラインドは建築物の外側に配置されているので、これらの日よけ又はブラインドは、部屋の温度上昇を抑える内側のブラインドよりも優れている。しかし、これらの日よけは透光量を制限するので、これらの日よけは建築物の部屋からの眺めを相当に制限する。また、これらの日よけは、建築上の理由から多くの場合に避けられ、さらにこれらの日よけは多くの場合に十分な操作に対して多大な保守を要求する。これらの日よけは、風に影響されやすく、それ故にこれらの日よけは強風の条件では使用できない。
【０００５】
上述した２つの解決手段の双方には、建築物に対する光の入射角度に関係なくこれらの日よけが光を薄暗くし同程度に多かれ少なかれ−それ故に温度上昇させる−というさらなる欠点がある。太陽が空の高い地点にある時に、太陽は一般に最大熱量を放出する。太陽光が日中に相当薄暗くされる一方で、例えば水平方向の眺めは多かれ少なかれ不変に維持されるように、太陽が空の高い地点にある光が、低い地点からの光よりも効率的に薄暗くされる。このことは原理的に外側の日よけで実現され得るものの、これらの日よけは、建築物の建築上の外観に影響を与え、そのためこれらの日よけは多くの場合に好ましくない。さらにこれらの日よけは、−上述した日よけのように−風に影響されやすく、これらの日よけは一般に相当な保守を要求する。
【０００６】
−一般に内側又はガラスの２つの層間に配置されている−ベネチアンブラインドも、異なる入射角度の光を薄暗くする。さらにベネチアンブラインドの薄板の角度が多くの場合に手動で調節され得る。そのため、どの角度の入射光をそれぞれ通過させ通過させないかを選択することが−ある程度−可能である。しかしながらベネチアンブラインドには、薄板の大きさに起因した欠点がある。これらのベネチアンブラインドは、目立つためにベネチアンブラインドの窓越しの普通の眺めを相当に妨げる。
【０００７】
入射する太陽光を薄暗くするもう１つの方法は、例えばガラスを染色するか又はガラスの領域上に光学フィルタを密着する形態の薄い色合いを付けた窓ガラスによって実現される。これらのウィンドウパネルは、放射の入射角度に関係ない太陽からの直接の相対放射及び二次放射を相対的に抑える。目視可能な遮光要素がなく、それ故に眺めが直接遮られないものの、眺めに対する間接的な影響が発生し、全方向からの光が上述したように同程度に薄暗くなる。直接入射する太陽放射の遮蔽が何も影響しない場合、このことは、直接の太陽光がない時にウィンドウパネルが日中又はときどき非常に暗く見えることを意味する。さらにこれらのウィンドウパネルは、一般に通常のガラスパネルの色合いと違う色合いである。この場合、このようなガラスパネル越しの対象物の色彩の知覚が妨害され得る。薄い色合いを付けたガラスパネルを使用した場合、建築物の外観も影響される。しかしながらこのような影響は必ずしも好ましくない。
【０００８】
さらにデンマーク王国特許出願公開第１９９８  ０１０４０号明細書は太陽電池を記す。この太陽電池の基板は、延在する金属板によって構成される。この金属板は、この金属板越しに眺めを遮ることなしに垂直に取り付けられたときに太陽を遮蔽することができる。金属板を十分に離れて見た場合、金属板は目に見えないものの、例えば窓枠に取り付けられた金属板のある部屋に関する距離では、この金属板は目で見えなくはない。
【特許文献１】デンマーク王国特許出願公開第１９９８  ０１０４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、二次放射なしにつまり光学要素越しの眺めが著しく制限されることなしに入射する太陽放射に起因した建築物内部の温度上昇を従来の技術よりも抑える上述した種類の光学要素を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、本発明により、複数の透光領域が互いに近くに配置されていて、少なくとも要素が室内の施設の距離に相当する所定の距離で見られるときに、個々に半透光で本質的に非透光領域に対しては裸眼に対して実質的に目に見えず、この場合、本質的に非透光領域が、互いに十分近くに配置されていて、反透光領域な面に対して垂直に十分に延在し、光学要素が面の所定の位置で特定の入射角度で光を通過させる一方で、その他の入射角度で関連する地点で光を通過させない奥行き−幅の比を有することによって解決される。
【００１１】
半透光領域が多かれ少なかれ通常の屋内の視界距離の場合に目に見えない程度に、透光領域のこのような配置が互いに近い。このことは、全視界において光学要素が多かれ少なかれ目に見えず、したがって光学要素越しの視界をほとんど妨害しないことを保証する。透光領域の奥行き−幅の比は、これらの角度からの光が光学要素を通過することを阻止する。したがって、太陽が空の高くにある時の光を精確に遮蔽する一方で、低い地点からの光を通過可能にするように、光学要素が配置されている場合、希望の効果が得られる。
【００１２】
説明した本発明は、特定の特性を有する光学フィルタとして提供することができる。この特性は、光学要素に対する光の入射角度に応じてその光を吸収し反射することができる。例えば、光学要素に対する光の入射角度が大きいときに、この光学要素が光の入射を可能にし、この光学要素に対して小さい入射角度を有する光を効果的に吸収するように、この光学要素は構成され位置決めされ得る。この特別な実施の形態では、太陽光の強度が日中の高い位置にあるときに、垂直に配置された要素が直接入る太陽放射のかなりの量を除去する一方で、この要素は水平に近い方向からの光の入射を可能にする。したがって、ユーザーが光学要素越しに水平に近い物体を見る限り、この光学要素は、遮蔽するにもかかわらず透明と認知される。
【００１３】
本発明の効果の場合、太陽が日中の空の高い位置にある時に、光学要素越しの太陽から入る熱放射が減少する。同時に本発明は、視界角度が限界値よりも小さい限り、ユーザーは、光学要素越しに見ることが可能である。この光学要素は、均質でコヒーレントな面、例えば平面要素に見える。この場合、本発明の光学要素は、窓枠や戸口に取り付けられているコヒーレントで均質な面を構成しない目に見える例えばベネチアンブラインドや薄いカーテンのような従来の遮蔽製品とは著しく異なる。
【００１４】
本発明は、建築物内への太陽の直接放射を低減するので、建築物を冷却する必要性が大幅に低減する。したがってこの光学要素は、建築物の全エネルギー消費を低下させる要素として建築物に対して非常に価値がある。多数の前面ガラスを多くの場合に特徴とするオフィッスビルディングの場合、ビルディングの主なエネルギー消費は、ほぼ冷却に対する需要に関係する。
【００１５】
したがってこの光学要素は、建築物の全体又は一部の遮蔽としての使用に特に適する。この場合、太陽の遮蔽効果は、建築物を冷却する必要性を低減する。その一方で同時にこの光学要素は、建築物のユーザーがこの光学要素を構成する正面の一部越しに見ることを可能にする。当然にこの光学要素は、バス，電車，船舶の場合や電話ボックス及びシェルターのような都市の付属物での同じ目的に対して使用され得る。
【００１６】
本質的に非透過な領域がコヒーレント面を構成するように、光学要素が構成され得る。この場合、透明な領域はこの面内で開放されているように見える。光学要素が多かれ少なかれ非透明な材料から製造され得るので、このことは、製造の観点からは有益な実施の形態である。この非透明な材料では、これらの開口部が、例えば機械的な処理又はレーザー処理によって形成され得る。この実施の形態では、光学要素の開口部を細長くしてもよい。この場合、視界角度は、開口部の長手方向に平行に開いている一方で、これに対して垂直な開口角度は制限される。
【００１７】
透光領域がコヒーレント面を構成するように、光学要素が構成され得る。この場合、本質的に非透明な領域が、この面内でアイランドに見える。例えば非透光領域が形成されるのは、透明領域の上である。
光学要素の実施の形態によれば、透光領域及び本質的に非透光領域が、相互に規則的なパターンで配置されている。したがって光学要素が、良好に規定されたカットオフ角度を全面にわたって有する。
個々の透光領域が、表面の平面内の少なくとも一方向に、この表面に対して直角に本質的に非透光な領域の長さの最大で１０倍の長さである場合、小さい入射角度を有する光は遮蔽される一方で、大きい入射角度を有する光は光学要素を通過することができる。
【００１８】
個々の本質的に非透明な領域が、面の平面内の少なくとも一方向で10mmよりも小さい大きさを有するように、透明領域が好ましく配置され得る。このことは、通常の目で見たときに、約33ｍを超えた距離ではこれらの非透明領域が実質的に見えないことを意味する。大きさが１mm以下の場合、これらの領域は、約3.3mm を超えた距離から見たときに見えない。大きさが 100μm の場合、これらの領域は、約33cmを越えた距離から見たときに見えない。
光学要素の本質的に非透明な領域は、好ましくは低い反射の材料から成る。この場合、これらの本質的に非透明な領域の面から反射される光は制限される。この場合、光学要素が光を遮蔽しない方向の周囲からの光に対して、この光学要素から反射される光は支配的にならない。この場合、希望する方向からの自由な眺めは、光学要素からの反射によって遮蔽されない。
【００１９】
光学要素をフィルムとして少なくとも部分的に透明な別の光学要素上の表面に装着できる場合、有益な実施の形態が得られる。この場合、光学要素は、例えば建築物に存在する窓枠上に配置され得る。この場合、存在する建築物に取り付けるコストが大幅に低減され得る。
窓枠の一体部分として光学要素を構成した場合、光学要素と一体化した窓枠を簡単に取り付けることが可能であるので、新築計画に共通に特に有益な実施の形態を可能にする。  光学要素の特に有益な実施の形態によれば、本質的に非透明な領域の少なくとも一部が、太陽電池内の電極として構成される。この場合、太陽が高い位置にあるときに太陽からの直接光を遮蔽するのに加えて、光学要素が吸収した太陽光を電気エネルギーに変換することも可能であるという追加の効果が得られる。したがって光学要素は、太陽の入射光による熱を低減でき−ひいては冷却の必要性を低減し−かつ同時に例えば建築物の冷却に使用される電気エネルギーを生成する。以上により、建築物のエネルギー消費が、ソーラーヒーティングによって大幅に節減される。一方で同時に室内の環境は逆に影響されない。
【００２０】
この太陽電池は、好ましくは光電化学太陽電池、例えば公知のＮａｎｏ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｄｙｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ（略称ｎｃ−ＤＳＣ）でもよい。この場合、本質的に非透光な領域は半導体から構成される。適切な色素が、この半導体上に吸着されていて太陽電池内のフォト電極として作用する。適切な半導体の例が、金属酸化物半導体を含む。この代わりに、本質的に非透明な領域は、導電性の粒子材料から成り、太陽電池内の対電極として作用する。この粒子材料は、例えば導電性の黒鉛，粒子半導体材料、例えばＳｎＯ２，白金のような粒子金属酸化物又は上述した材料の混合物である。
光学要素は、太陽電池の機能にも組み合わせられる。この場合、本質的に非透光な領域が、太陽電池として構成された面から構成される。このことは、光学要素が遮蔽とエネルギー生成との双方の効果を奏することを意味する。この場合、太陽電池は、薄膜太陽電池として構成され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１ａ−ｃは、本発明の光学要素１の例を示す。この例では、光学要素１が、板の領域に均一に分散した多数の貫通した開口部を有する本質的に非透光性のフィルム又はプレートから成る。規則的なパターンの貫通する開口部を有するこのような板は、ラスター板に形成可能である。図１中の光学要素１では、開口部が円形である。図１ａは、板１の正面図である。一方で図１ｂは、図１ａ中の線ｂ−ｂに沿った断面図である。図１ｃは、光学要素１の投影図である。図１ａ−ｃ中に示した光学要素１は、板に円形の開口部を20個しか有さない小さい光学要素として示されている。実際には、多くの場合に遥かに多くの開口部を有する非常に大きい板である。光学要素が作用する方法をより良好に説明するため、ここでは小さい板が使用される。
【００２２】
ラスター板が吸収材又は反射材から成る場合、板の通常の面の周りに対称な遮光が得られる。このことは、例えば太陽から入る放射がラスター板に対して小さい角度、例えば図１ｂ中の角度θよりも小さい角度を成すときにこの放射が吸収及び／又は反射されることを意味する。その一方で大きい角度からの光は、開口部２を通過する。光学要素が、例えば建築物の正面に垂直に配置されている場合、このことは、光学要素１越しの視野角度が両側の上方で制限されることを意味する。
【００２３】
図１ａ−ｃ中に示した円形の開口部の代わりに、図２ａ−ｄの光学要素１１上に示したように細長い開口部又はチャネル１２，１３を使用することも選択である。この図でも、図２ａが正面から見た図である。その一方で図２ｂは図２ａ中に示した線ｂ−ｂに沿った断面図である。図２ｃは、図２ａ中に示した線ｃ−ｃに沿った同様な断面図である。図２ｄは、光学要素１１の投影図である。これらのチャネル１２，１３が水平線に並行により長い側で指向されている場合、ラスター板に対して垂直な垂直面内でラスター板に対して小さい角度−すなわち図２ｂ中の角度θV よりも小さい角度を成す光が吸収及び／又は反射される。その一方でより大きい角度からの光は、光学要素１に関連して上述したように開口部１２，１３を真っ直ぐに通過する。しかしながらラスター板に対して直角な水平面内の光に関しては、図２ｃ中の角度θh よりも遥かに小さい角度を成す光だけが吸収及び／又は反射される。その一方でそれよりも大きい角度からの光は、開口部を真っ直ぐに通過する；すなわち視野角度が常に側面に向かって開かれている一方で、太陽が高くにある時に、ラスター板が太陽を遮蔽することが可能である。
【００２４】
より特別な条件が、図２ｂに対応する図３中に示したようにチャネル間の材料の幅（Ａ），その奥行き（Ｄ）及び厚さ（Ｔ）によって示されている。チャネル間の材料が、微小薄板に構成され得る。幾何光学的には、長方形の断面の微小薄板を有するラスター板が、ここでは薄板の奥行きと相互距離との比（Ｄ／Ａ）によって与えられる直接光を遮蔽することができる。ラスター板に対して臨界角度θV =arctan （Ｄ／Ａ）よりも小さい入射角度θを成す光が、ラスター板の薄板に当たる。それ故に、このラスター板は直接光を完全に遮蔽する。光の入射角度がθV を超えて増大する場合、光の大部分が、薄板間に当たり、それ故にラスター板を通過する。直接光の最大通過は、ラスター板に対する光の入射角が90°のときに得られる。この場合、光の通過は、どのくらいのラスター板がチャネル間の材料によって覆われているかだけで決まる、すなわちＴ／（Ａ＋Ｔ）によって決定される。ラスター板に対するθV から90°の入射角度の光に対しては、光の通過が、比Ｄ／Ａ，Ｔ／（Ａ＋Ｔ）及び光の入射角度θによって決定される。光の移動は、２つの２次元変数Ｄ／Ａ及びＴ／（Ａ＋Ｔ）によるラスター板の構成に全体的に依存する。この説明したラスター板は、対応する微細な薄板を有するベネチアンブラインドと同様に直接の太陽光を遮蔽することが推定され得る。
【００２５】
しかしながら従来の微細なベネチアンブラインドは、相当な欠点を有する。確かにこれらのベネチアンブラインドは、裸眼で見ることができ、それ故にこれらのベネチアンブラインドは視界を遮断する。他方でラスター板が微細な薄板で構成されている場合は、この条件が変わりうる。ラスターパターン内のパターンの微細な大きさが、ベネチアンブラインドや薄板のカーテンのような従来の太陽遮蔽物に対して得られないラスター板の特性を提供することを可能にする。−正しく構成されている−ラスター板は、均質な面に見える。このラスター越しに位置する周囲の像を感知することがこの均質な面を通じて可能である。以下に、パターンの大きさ及び幾何学的構造並びに光を吸収し反射するために使用される材料の能力及び材料のアルベルト係数を説明する。
【００２６】
個々の薄板が裸眼で感知され得ない程度に、ラスター板内のパターンが非常に小さい場合、このラスター板は均質面に見える。目の分解能は、一般に以下の簡単な経験上の相関によって規定され得る：
I=3333.3*d.                         (1) 
この場合、Ｉは物体からの距離である。ｄは目視されるその物体の大きさである。方程式（１）によれば、50cmの目視距離では視界の限界が約150 μm である。これは、50cmを超える距離から見たときに150 μm の大きさの物体が目に見えないことを意味する。目視距離が30cmに減少した場合、この限界は90μm に下がる。したがって一般に、ラスター板が取り付けられている窓ガラスは、遠くから見たときに均質に見える。この場合、薄板の厚さ及び奥行きが約 100μm よりも小さいときに、個々の薄板が背景と見分けがつかない。
【００２７】
上述した理論では、光の通過が、実用上の理由のために直線と幾何光学で示される。水平なチャネル間の微細薄板形状の領域が全３次元方向に臨界閾値を越える大きさを有することが、この理論で必要である。経験的にこの臨界閾値は、光の波長の10倍である。実際のこの臨界閾値は、波長が400-700nm の範囲内にある太陽光の可視領域に対しては10μm である。したがって薄板の特性寸法がこの臨界閾値を越えた場合、ラスター板を通じた光の通過が直線及び幾何光学で示される。さらに、光の波特性及び光学格子としてのラスター板の特性に起因して発生する回折が最小になり実際には無視できる。ラスター板の薄板の奥行き（Ｄ），厚さ（Ｔ）及び水平方向の大きさ並びに相互の距離（Ａ）が10μm を超えるように、これらの薄板が有益に構成され得ることがこのことから推定され得る。大きさに対するこの要求を満たす薄板は、明細書中の以下では微細薄板と記す。しかしながら、一部がこの限界よりも下の寸法を有する光学要素を使用してもよい；計算条件だけが複雑になる。
【００２８】
上述したようにラスター板のパターンが、約 100μm 以下の特定の大きさを有し、それ故に該当する目視距離で目に見えない場合、ラスター板越しの視覚的な印象がそのパターンによって支配されず、それ故にラスター板越しに像を感知することを可能にする主な必要条件が満たされている。さらにラスター板越しの像の観察の結果、ラスター板によって導入される光の必要条件も満たされている。
周囲にある物体が太陽光の一部を散乱的に反射し、それを観察者の方向に送るので、その観察者は、光学要素が取り付けられていない開口部を通じて周囲の像を見ることができる。この反射は、以下では周囲からの結像散乱反射と記す。この反射の強度（Ｉimage ）は、どのくらい効率的に周囲が太陽光つまり入射する太陽光の強度を反射するかに依存する。観察者に当たる周囲からの結像散乱反射の強度という周囲の像を見ることのできる観察者に対する条件が、観察者に当たる対応する方向のその他の光放射強度に対して支配的である。したがって、観察者の方向のラスター板によって誘導される光強度（Ｉraster plate）というラスター板越しに像を見る観察者に対する条件は、結像光強度に対して支配的でない。観察される像の特性は、強度比Ｉimage ／Ｉraster plateに依存する。
【００２９】
ラスター板は、ラスター板が取り付けられている窓ガラスの後方の部屋内にいる観察者方向に２つの可能な光放射源を提供する。すなわち、薄板から反射した光及び薄板によって反射されないものの、完全に吸収されることなしに薄板を透過する光を提供する。薄板に当たった光の一部が反射し、その一部が薄板材を透過する。どのくらいの強度の太陽光が反射するかは、薄板のアルベド係数に依存する。反射しない強度成分は、薄板中に入射する。この場合、この強度成分は、薄板材によって徐々に吸収される。
反射光の方向は、薄板面の特性に依存する。薄板の面が微細なオーダーで完全に平坦である場合、光が幾何光学の基本法則にしたがって反射する。すなわち、光の入射角度が、光の出射角度に等しい。この場合、両角度は、薄板の水平面に対して測定される。ラスター板に対する入射角度が角度θr =arctan （Ｄ／（２* Ａ））を超える場合、このこと及び簡単な幾何法則に基づいて、ラスター板が所定の条件下で１次の反射光を通過させることを可能にする。このことは、図４中に示されている。同様に、入射角度θが角度arctan（Ｄ／（ｎ* Ａ）），ｎ≧１を超える場合、ラスター板が（ｎ−１）次の反射光を通過させることを可能にする。したがってラスター板を通過可能な反射光の強度は、入射角度，太陽光の強度，反射数，薄板のアルベド係数（ρ）及び寸法比Ｄ／Ａによって決まる薄板の構造に依存する。
【００３０】
反対に薄板の表面が散乱する場合、光の反射が全方向にほぼ均一に示され得る。幾何学的に見た場合、ブラインドを通過可能な散乱反射光の強度の一部が、薄板の大きさに依存しないものの、反対に比Ｄ／Ａによるこれらの薄板の幾何構造に依存する。比Ｄ／Ａが減少すると、ラスター板を通過可能な散乱反射光の量が増大する。また光学要素を通過可能な光の量も、太陽光の入射角度及び薄板のアルベド係数に依存する。
光が完全に吸収されることなしに薄板の厚さを透過することを阻止するため、薄板は、400nm-700nm の波長領域内にある光を十分に吸収する材料又は材料の組合せから製造され得る。与えられた材料の光吸収は、以下の関係で示され得る：
I(t) = I0exp(-β*t).                        （２）
I(t)は、距離ｔを進行後に材料を透過した光の光強度である。I0は、材料を透過する光の強度である。βは、材料の吸収係数又は関連する波長範囲内の吸光度である。既に説明したように、薄板の厚さ（Ｔ）又は一般にラスター板内の開口部間の距離は、好ましくは10μm 〜100 μm である。このことは、ラスター板が以下で示す２つの値の間の範囲にある可視光に対する吸収係数を呈する材料から製造されることを意味する：
β＞2.3*103cm -1 T = 10 μm.
β＞2.3*102cm -1 T = 100μm.
又はこの代わりにラスター板が薄板の厚さを透過する可視光の十分な吸収を提供するために２つ以上の材料を組み合わせて製造されることを意味する。微細薄板の場合、このことは、薄板が金属コアで構成されることで実現される。何故なら金属は、0.1 μm の距離以上の全ての光を有効に吸収するからである。
【００３１】
図１，２中に示されたラスター板は、どのようにして本発明のラスター板が構成され得るかの事例にすぎない。その他の多数の事例を以下で説明する。
図５ａ−ｃ中に示されたプレート２１は、図２ａ−ｄ中に示されたプレートに対応する。しかしながら細長い開口部１２，１３の代わりに、チャネルが、ここでは非透光性の多数の「アイランド」２２によって規定される。これらのアイランド２２は、例えばフィルム又はガラス板の形態の透光層２３に付着されている。その機能は、プレート１１に対するものと同じであるものの、太陽が空の高くにある時には、太陽からの光の極一部だけが細長い「アイランド」間の小さい開口部を通過可能である。このことは、光学要素を透過した太陽の位置を感知することが可能であり、直接放射の大部分−つまり加熱−が阻止されるので有益である。
【００３２】
プレート１１の開口部１２，１３又はプレート２１の「アイランド」２２が、プレートの全幅を横切る程度に非常に長く構成されている場合、この結果は、水平方向に配置された薄板を有するベネチアンブラインドに相当する多数の薄板３２から構成された図６ａ−ｃ中に示されたプレート３１と同じである；ここでは薄板だけが、上述した比のような微細な大きさで構成されている。薄板３２は、長方形の断面で示されているが、図７ａ−ｃ中のプレート４１で示されているように三角形の断面を有する薄板４２を使用することも選択である。この三角形の断面は、太陽光の遮蔽を低下することなしに下向き方向の眺めを広くすることを可能にする。最後に図８ａ−ｃは、プレート５１を示す。このプレート５１では、傾いた薄板５３が使用される。その機能は、三角形の薄板を有するプレート４１の機能と一致するものの、この場合は下向き方向により良好な眺めが提供される。これらの三角形の薄板及び角度のある薄板は、薄板から反射した光の大部分が上述したような内側よりむしろ外側に反射するという利点をさらに提供する。この場合、視覚的な影響を及ぼす。したがってこれらの実施の形態は、反射の問題を大幅に減少させる。
【００３３】
上述したように、これらの全てのラスター板は、ラスター板上のパターンを決定する個々の薄板の微細な大きさ，開口部又は「アイランド」によって区別される。したがってこのような要素は、例えばレーザー処理，選択エッチング又は微細技術処理のような微細技術方法の手段によって製造され得る。製造工程の難易度が厚さに対する奥行きの比と共に増大する。それ故に製造工程は、薄板の有利なＴ／Ｄ比を選択することによって容易に成り得る。それ故にこの比は、製造の理由から選択された製造方法によって与えられる臨界閾値を越えてはならない。例えば、ラスター板が、これらの方法のうちの１つによって製造されるときに透明な支持フィルム上に位置決めされる。この支持フィルムは、次いで建築物内の窓ガラスに接着されて目的とする効果を奏し得る。図５中に示したプレート２１の場合で例示したように、支持フィルムを製造方法の一部で形成してもよい。その代わりにこうして製造されたラスター板を窓ガラスと一体化してもよい。この場合、窓ガラスを建築物に直接取り付けることが可能である。
【００３４】
上述したように、これらのラスター板は、強い太陽光に対する光学遮蔽要素として使用され得る。しかしこれらのラスター板は、その一部が太陽電池を構成する一体構造としてさらに提供してもよい。プレートが、要素、例えば基板の一部として製造され得る。ラスター板と基板の双方が、太陽電池の機能に関連したその他の機能を実施してもよい。例えばラスター板は、アモルファスシリコンを被覆する後部電極として使用してもよい。又は、ラスター板は、光電気化学太陽電池、Ｎａｎｏ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｄｙｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ（略称ｎｃ−ＤＳＣ）とも呼ばれるナノ構造のフォト電極用の支持基板でもよい。この種類の太陽電池の場合、荷電キャリヤの生成し搬送が、別々の材料；受光器及び半導体電極それぞれで実施される。さらにこの種類の太陽電池は、多くの場合に固体でない成分を含む。この種類の太陽電池及びこれらの太陽電池を製造する方法は周知である。
【００３５】
nc-DSC太陽電池が上述したラスター板と組み合わせた場合、一部が工学的に透明と感知できかつユーザーがそれ越しに見ることのできる太陽電池パネルを製造することが可能である。この種類の太陽電池は、建築物の天候用のエンベロープ（climate envelope）内に組み立ててもよく、建築要素として使用され得る。この建築要素は、太陽電池パネルに入る光の量を減少させる。
nc-DSC太陽電池は、通常の液体電極に電気接触しているフォト電極及び対電極から構成される。この電解質は、適切な溶媒中に溶解した酸化還元イオン対から成る。
フォト電極は、半導体の材料から成る。色素(dye) が、この半導体の材料上に吸収されている。この色素は、照射の際にその電子の基底状態から励起し得る。多くの場合、電極が大きい物理領域を形成し、半導体材料及び上述した色素が導電性の材料に電気接触し、この導電性の材料が外部の電気回路に接触するように、この半導体材料は構成されている。
【００３６】
多くの場合に対電極は、導電性の材料から成る。触媒的に活性な材料が、この導電性の材料上に吸収されている。触媒的な材料の機能は電解質中の酸化還元対の低減に寄与する一方で、導電性の材料は外部の電気回路に対する接触だけに寄与する。
以上により、太陽光の光子のうちの１つの光子が、フォト電極上の半導体材料の面上に吸収されている色素に作用するように、太陽電池は機能する。この場合、色素中の電子が、その初期状態から励起する。こうしてこの電子が、半導体の伝導帯のエネルギーレベルを超えたエネルギーレベルを得ると、この電子は半導体材料上に注入され得る。こうしてこの電子は、半導体及びフォト電極に接続している導電体を通過して外部の電気回路に移動する。色素は、電解質中の酸化還元対を構成するイオン対の還元された形態から電子を受け取ることによってその色素の初期状態に還元される。こうして酸化したイオンが、電解質を通過して対電極の表面に到達する。そこでは、イオンが、対電極から電子を受け取ることによって再び還元される。したがって色素と太陽光との相互作用は、フォト電極と対電極との間に電圧を発生させる。これらの両電極は、外部の同じ電気回路に接続されている。電流が、上述した電極間で流れる。この電流は、外部の電気回路内で電気的な仕事を実施するために使用され得る。
【００３７】
図９ａ−ｂは、どのように本発明の太陽電池６１が構成され得るかの例を示す。この示した太陽電池は、図６ｃ中のプレート３１に対応するラスター板として構成されたフォト電極を使用する。図９ａは、太陽電池の投影図である一方で、図９ｂは、図９ａ中の線ｂ−ｂに沿った断面図である。図９ａ中には、太陽電池の構造をより良好に示すため、互いに２分割した太陽電池が示されている。示したように、太陽電池６１は、２分割部分；光電極部６２及び対電極部６３から構成される。この場合、電解質６４は、２分割部分間に配置されている。
太陽電池の開始点は、透明な導電コート部６６で被覆されたガラス基板６５及び選択的に導電性の材料のウェブである。基板の導電側では、ナノ粒子のＴｉＯ２の層６７、例えば適切な溶媒中の市販のＴｉＯ２粉末の懸濁液が使用される。使用される層６７の厚さは、希望の薄板の奥行きを超える必要がある；例えば＞２０μｍ。ＴｉＯ２粉末のこの層の応用は、ｎｃ−ＤＳＣ太陽電池の製造において周知の技術であり、例えば研削，スクリーン印刷等によって実現される。
【００３８】
使用されたTiO2のパスタが乾燥する前に、コート部６７が特定のカッター手段によって研削されることによって、希望の薄板構造が完成され得る。このカッター手段は、希望の形の凹版に相当する外形をなす刃を有する。この簡単な技術によって、希望する形のリブ間の材料を完全に除去することが可能である。したがって、例えば図６中に示したラスター板３１に一致する外形を形成することが可能である。リブ（Ａ）間の距離は、例えば50μm でもよく、リブ（Ｔ）の厚さは10μm でもよく、リブ（Ｄ）の奥行きは20μm でもよい。
nc-DSC太陽電池のこの構造は、この種類の太陽電池では一般的である。最も必要なステップは、最大で450 ℃の構成された電極６７の熱焼結；独立したガラス又はプラスチック６９の基板上の対電極６８の形成、この場合、ガラス基板６５と同様に、透明な導電コート部７０が設けられている；適切な感光剤のフォト電極への注入；縁の適切な密閉を伴うフォト電極及び対電極の組み立て；最後に電解質６４の充填である。これらの工程の与えられた手順は、縁の密閉及び対電極上の触媒に対する製造技術の選択に応じて変更してもよい。両基板は、この工程によって機械的に十分な搬送能力を有し、フォト電極を変形させない。透明な触媒が、対電極、例えば薄い白金の被覆部上で使用される。
【００３９】
この例では、太陽遮蔽効果がフォト電極で得られる。そのためこの材料は、上述したように可視スペクトルに対して約2*103cm -1を超える吸光度を呈する。この要求は、ナノ粒子TiO2で感光された色素によって満たされる。
薄板構造は、上述した寸法によって周囲からの間接光の50％以上を透過可能にする。さらに、薄板のアルベド係数（ρ）が約0.18以下である場合、周囲からの透過結像光の強度は、薄板からの散乱反射の強度の２倍である。さらに薄板の厚さに対する薄板の奥行きの比は、３以下である。これは、無理のない生産性を可能にする。
図１０は、別の太陽電池７１の断面図である。この場合、ラスター板として構成されている対電極が、図６ｃ中のプレート３１に相当する。この場合、このnc-DSC太陽電池も、対電極を構成することによって製造される。この太陽電池７１も、２分割部分；フォト電極部７２及び対電極７３から構成される。電解質７４が、２分割部分間に配置されている。製造業者は、透明基板７５、例えばガラス又はプラスチックから製造を始める。この透明基板７５は、導電グラファイト７６の薄膜で（選択的に透明な材料の介在導電層７７で）被覆されている。このことは、適切な懸濁液、例えばブチルアセテート等中の黒鉛粒子のパスタを使用することによって実施され得る。平面基板上のこのような乳濁液の製造が公知である。応用が、研削，回転等の方法によって実施され得る。
【００４０】
該当する基板上のこうして形成されたグラファイト電極７６が、導電性の触媒的に活性な被覆部を構成する。この被覆部は、nc-DSC太陽電池内の対電極として作用する。
対電極７６の構造は、フォト電極に対して上述したように希望の幾何構造になるように黒鉛の被覆部を機械的に除去することによって実施され得る。又はこの構造は、レーザーで黒鉛の被覆部を除去することによって実施され得る。黒鉛電極のレーザー処理の場合、その処理が酸素を含む雰囲気中で起こるときに、照射された領域が、ＣＯとＣＯ2 に変化する。レーザー処理は、その処理産業で公知の技術であり、高速及び精確を特徴とする。  対電極が希望の幾何構造７６を形成するように、この対電極は形成される。この対電極自体が、太陽電池の方向を選択する要素を構成する。
この例では、フォト電極７８が、この種類の太陽電池のように形成され得る；この電極は、十分に分散したナノ粒子から製造され得る。これらのナノ粒子は、基板上に見えないフィルムを構成する。出発点は、透明基板７９、例えばガラスである。ガラスは、導電層、例えばＴＣＯ及び選択的に導電ウェブ８０で被覆されている。次いで、ナノ結晶TiO2粒子の薄膜７８が追加される。これらの粒子では、粒子が30nm未満でなくてはならない。これらの粒子は、可視光の波長よりも遥かに小さい。それ故に、これらの粒子は透明に見える。フォト電極の厚さは、約10μm でなくてはならない。この厚さは、通常の方法によって実現され得る。
【００４１】
フォト電極上の感光剤の使用，フォト電極及び対電極の組み立て，電解質７４の密閉及び追加は、通常の手順によって実施され得る。これらの手順は、材料の正確な選択に依存する。
上述した例では、角度感知光学要素が、太陽電池の一体化部分としての、すなわちnc-DSC太陽電池内のフォト電極又は対電極としてのラスター板の形態で実現される。ラスター板の一部を太陽電池内の電極としてだけに使用する一方で、ラスター板の残りを上述したように遮蔽要素としてだけに機能させることも選択である。
【００４２】
１つ以上の太陽電池をこのようなラスター板上に配置することも選択である。この場合、ラスター板が、−角度感知効果を提供することに加えて−太陽電池用の支持要素として機能するだけである。この場合、例えば薄膜技術によって製造された太陽電池を使用することが可能である。この薄膜技術は、従来の種類の技術的観点から相当に異なる。薄膜太陽電池は、広範囲の異なる種類、例えば微細結晶シリコン，アモルファスシリコン又はＣＩＳタイプ（導体−絶縁体）太陽電池、例えばＣＩＧＳ（銅・インジウム・ガリウム・セレン化物）若しくはＧａＡｓ（ガリウム・砒素）から成る。
【００４３】
図１１は、ラスター板８２から構成されたユニット８１を示す。太陽電池層が、このラスター板８２の表面上に形成されている。このラスター板８２は、ここでは長方形のカットアウト８３で示されているが、これと違って図２ａ−ｄ中ではプレート１１に相当する。ラスター板８２は、透明基板８４上に配置されている。ラスター板自体は、最初に遮光材、例えばプラスチック，金属又はこれらの組み合わせで製造され得る。この材料は、以下のように加工され得る。長方形のカットアウトが、希望の形と大きさに形成される。こうして、角度感知特性を呈する格子８２が形成される。次いでこの格子８２は、導電コート部８５及び１つ以上の太陽電池活性材８６を構成する被覆部で被覆される。さらに、透明な導電コート部の層及び導電材８８から作られた薄い格子を追加することが必要である。多くの場合、こうして製造された角度感知太陽電池を２つの透明基板の間に位置決めすることが必要である。この場合、−透明基板８４に加えて−対応する基板をこのユニットの反対側にも配置されている。
【００４４】
ラスター板が製造されるこの材料は、吸光度に対する上述した要求を満たす。ほとんどの金属又はセラミック材に対して、この要求は、全ての粒子的に使用可能な厚さに容易に応じられる。希望の構造を実現する材料の加工は、微細機械加工、例えば金属材料のアーク加工又はレーザー加工によって実現され得る。延性のある材料に対しては、その加工が、希望の長さに打ち抜き次いで材料を横方向に延ばすことによって実施され得る。規則的なパターンが、この方法で形成され得る。
形成されたセラミック材が使用される場合、その製造は、セラミックフィルムを圧延して希望の幾何構造、例えば200 μm に相当する厚さにされることによって実施される。このセラミックフィルムは、パンチングによって機械的に穿孔される一方で、このセラミックフィルムはまだ加工可能である（焼結されない加工部材）。この穿孔は、その幅が例えば 200μm であり、その長さが例えば１mmの寸法を相当に超える。こうして形成された未完成のセラミック部材は、次いで従来の方法で焼結される。次いで、導電トラック，バリアコーティング及び太陽電池活性材、例えば微細結晶シリコンが、通常の方法で形成される。
【００４５】
ポリマー材料を使用することも選択である。形成されたポリマー部材の製造が、微細注入成形，レーザー加工又は機械的なパンチングによって実施され得る。着色されたポリマー材又は透明な材料を使用することが可能である。非透明な被覆部が、穿孔後にこのポリマー材上に形成される。次いでこの材料は、最初に通常の方法にしたがってつまり低温処理の使用によって薄膜太陽電池の製造のために使用され得る。
金属材料が使用される場合、１つの具体的な例は、厚さ10μm のアルミニウム膜のレーザー加工である。この薄膜内に幅10μm のチャネルを形成することが、レーザーによって可能である。この場合、これらのチャネルの長さは、この幅を明らかに超える。こうして形成された薄膜は、次いで薄膜太陽電池、例えば微細結晶シリコン，アモルファスシリコン又はＣＩＳタイプ（導体−絶縁体）太陽電池、あけ例えばＣＩＧＳ（銅・インジウム・ガリウム・セレン化物）若しくはＧａＡｓ（ガリウム・砒素）の用途用の部材として使用され得る。選択される種類に関係なく、太陽電池の後続する製造は、選択された種類の太陽電池の製造用に使用される技術及び方法に従う。格子が金属材料から製造される場合、このグリッド自体がこの特性を有するので、導電コート部８５は必要ない。
【００４６】
上述した例の各々では、多数のコート部を格子と太陽電池活性材との間に設けることが必要である。これらのコート部の必要性は、太陽電池の精確な構成によって決定される。この場合、特定のケースが、バリアコーティング等を必要とする。これらのケースは、図示されていない。同様に、太陽電池層を幾つかの層で組み合わせてもよい。
上述した実施の形態では、光学要素の透明な領域及び非透明な領域が、相互に規則的なパターンで配置されている。例えば、全ての開口部が、同じ大きさでありかつ同じ相互距離で配置されている。しかしながら、より不規則な構造を使用してもかまわない。この場合、目に見えない等の要求だけが監視されるならば、異なる大きさの開口部が、互いによりランダムに配置されている。このような不規則な構造には、光が光学要素を通過可能な角度と光の通過が遮断される角度との間の移行が急峻でなくなるというさらなる利点がある。小さい寸法の場合、光学要素が、散乱現象に対してより鈍感である。このような光学要素の一例が、図１２ａ−ｂ中に示されている。この場合、図１２ａは、プレートの正面図である。一方で図１２ｂは、図１２ａ中に示された線ｂ−ｂに沿った断面図である。
【００４７】
上述した方法と違って、図１２中に示されたような要素を、フォトグラフィック再生，発泡処理や表面にわたって分散する泡のようないろいろな方法で製造してもよい。これらの泡は、その後に焼結によってガラス上に付着される。以下にこれらの例を説明する。これらのいろいろな製造方法で製造された要素の特徴は、こうして形成された開口部の位置及び大きさが単一の係数によって示すことができず、むしろこれらの開口部は面にわたる統計学的な分散として認められる点である。大きさの分布及び面わたる分布の双方が、選択された製造方法に依存する。分布としての遮蔽角度を規定することが、これらの方法だけによって可能である。この遮蔽角度は、図１２中では角度θ1 及びθ2 によって示されている。入射から遮蔽までの移行が上述した規則的なパターンの場合よりも良く規定されていないものの、この製造物は、遮光要素と同じ微細特性を依然として有する。
このような不規則な光学要素は、例えばフォトグラフィック再生によって製造される。このフォトグラフィック再生は、光学要素の大量生産に最も有利である。この光学要素は、一般に制御された幾何構造である。すなわち幾何構造が、例えば異なる大きさの開口部の形態において非常に不規則であるものの、これらの開口部は予め良好に規定されている。
【００４８】
制御された幾何構造を有する遮蔽要素が、フォトグラフィック技術によって、例えば紫外線又はＸ線リソグラフィによって提供される。この遮蔽要素は、基板又はフレキシブルなプラスチック上に又は固体基板、例えばガラス上に設けられる。この遮蔽要素は、例えば希望の遮蔽の厚さに相当する層で光吸収樹脂を適切に選択された基板上に適用することによって提供される。この層は、希望のパターンを有するメッシュを通じて樹脂を放射して露光することによって、例えば紫外線又はＸ線放射によって希望のパターンに硬化される。この場合、樹脂が放射領域内で硬化される一方で、放射されない領域は、続いて全ての面を適切に選択された溶媒中に浸漬することによって除去され得る。
こうして製造された遮蔽要素は、本質的に太陽電池として作動しない；むしろこの遮蔽要素は、専ら受動的な太陽遮蔽要素である。この代わりに、上述した方法は、金属層をディメッシュ（de-meshing）するために使用され得る。この金属層は、太陽電池活性太陽遮蔽部（solar-cell active sun shielding ）を製造するために使用され得る。このことは、以下の方法によって実施され得る。
【００４９】
この方法では、最初に例えば 50-75μm の銅又はその他の金属の金属膜が形成される。この金属は、フォト活性レジスト層を有する両面上に形成される。このレジストは、紫外線，Ｘ線放射等の放射によって硬化され得る。このレジストは、幾何構造に対応するメッシュを通じた放射によって硬化される。製品内に再生することが望ましい。硬化しなかったレジストが、これらの技術の通常の手順にしたがって除去される。この反対の方法も可能である。この場合、その後に除去され得るのは硬化したレジストである；この方法は互いに等価である。−唯一の相違は、希望の構造の凹版に一致するメッシュを通じて放射することが必要である点である。選択された領域内のレジストを除去した後に、露光された銅面が、適切なエッチング溶液でエッチングされることによって除去される。その一方でレジストで保護された銅パターン部分は変わらずに残る。硬化したレジストは、エッチング後に通常の方法によって除去される。そして純粋なパターン化された銅構成が現れる。この銅面は、後で例えばＣＩＧＳタイプの薄膜太陽電池用の支持部として使用され得る。この場合、ＣＩＧＳセルの層が、電気質的に又は通常の真空蒸着（化学蒸着又は物理蒸着）法で形成される。こうして製造された薄膜太陽電池は、次いでガラス又はプラスチック上に積層される。これも、通常の積層技術によって実施され得る。
【００５０】
上述した技術では、銅以外のその他の金属、例えばシリコンを使用することが選択である；金属に要求される条件は、その金属が太陽電池のさらなる処理に対して適していること、適切なエッチング技術による化学処理に耐え得ることである。同様に、ＣＩＧＳ以外の例えばアモルファスシリコン，ＣｄＴｅ等のその他の薄膜太陽電池を使用することも選択である。上述した太陽電池も、不規則な構成でよい。この場合、フォト電極又は対電極が、本発明の光学要素として構成される。
不規則な構造が予め制御されず良好に規定されない製造方法も可能である。以下に、光を制御するnc-DSC太陽電池の製造を例に幾つかの例を説明する。この場合、光学要素内の希望の光制御微細構造が、構造の機械的な又は光学的な処理を直接に含む機構によって提供される。この場合、太陽電池のフォト電極が、光制御要素を構成する。
【００５１】
構成されたフォト電極は、直接の機械的な作業なしにTiO2粒子から成るパスタの発泡処理で提供され得る。この発泡は、TiO2粒子を適切なポリマー結合系と混合することによって提供される。混合物質が、いろいろな方法によって発泡され得る。これらの方法は、ポリマー構造体を発泡するための全て公知の技術である。これらの技術は、例えばポリマー成分とガス発生反応を起こす反応物の混合又はポリマー混合物中への不活性ガスの吹きつけである。こうして発泡された物質は、適切な基板、例えば導電コート部を有するガラスにわたって散布される。こうして散布された層の厚さは、完成されるフォト電極の希望の厚さに調整される。この引き延ばしは、固定された滑らかなシリンダーによる圧延又は公知の技術によって実施され得る。接合媒体が、その接合媒体の硬化後に熱分解によって除去され、微細構造面が残る。この微細構造面は、発泡処理で最初に形成された複数の空洞に一致する。液体の表面張力のために、発泡過程が隣接した電極の上層で起こる。したがって、こうして製造された電極の最上層が全面にわたる適切な機械的な処理によって、例えば平坦処理又は研磨によって除去されることが必要である。
【００５２】
この方法によって、十分に厚い層が使用されるように、形成された空洞の大きさが完成した電極の厚さを超える。この層は、後で機械的に除去され得る。この方法によって、構造内の開口部の大きさが区間内で制御され得る。それ故にこの方法は、直接入射する光に対する１つ以上のカットオフ角度を有する製品を製造する。したがって構造体を通過する光が、孔の幾何構造，大きさ及び広がりによって統計学的に決定される。
構成された表面は、TiO2ナノ粒子の懸濁液によって製造され、かつその懸濁液に良好に規定された大きさ及び幾何構造、例えばビーズ状の適切な量の均質な粒子が追加される。これらの粒子は、例えばワックス，ポリマー又はその他の可燃性の若しくは容易に変換可能な材料から成り得る。追加された粒子の大きさが完成した電極の希望の厚さを僅かに超えるように、これらの粒子の大きさは選択される。次いでこの混合物は、適切な基板上に薄膜を形成するために使用される。説明した追加の粒子の単一層が残るように、この薄膜が広がる。固着剤及び追加の粒子が、乾燥及び選択的な硬化後に熱処理によって除去される。同時に、電極のTiO2粒子が互いに焼結される。開いた構造を確保するため、このフィルムの上層が、適切に選択された機構的な処理によって除去される。この方法では、微細構造面を形成することが可能である。この場合、面内に形成された開口部の各々が、良好に規定され幾何構造を有する。この方法は、これらの開港部の位置の間接制御だけを含むものの、−十分な量の粒子、例えば均一な大きさのビーズが追加される場合−これらの開口部は、ほぼ三角形のパターンでほぼ規則的に配置される。
【００５３】
形成されたセラミック面の製造の別形態は、セラミック材料で得られる構造の凹版に一致する適切な基板、例えばガラス，ポリマーマトリックスを使用することによって実現される。セラミック面は、例えば単一層を形成する低融点のビーズ状粒子，ワックス等で表面を充填することによって提供され得る。次いで
基板は、粒子と基板との間の溶融及び平面の形成によって基板上に粒子を付着させるために加熱される。次いでTiO2又は黒鉛が、ポリマー構造体上に形成され、懸濁液の乾燥が実施される。次いでポリマー構造体は、適切に選択された熱処理によって除去される。したがって、良好に規定された幾何構造で面を形成することが可能である。
上述した方法は、nc-DSC太陽電池内のフォト電極又は対電極を構成するフィルムの製造に使用され得るか又はセラミック，金属等の無機物のコート部のような太陽電池でない材料を構成するために使用され得る。後者の場合、製品が単なる太陽の遮蔽である。
本発明の好適な実施の形態を説明し示してきたが、本発明は、これらに限定されず、むしろ特許請求の範囲内のその他の構成も想定される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１ａ】円形の開口部を有する光学要素を示す。
【図１ｂ】円形の開口部を有する光学要素を示す。
【図１ｃ】円形の開口部を有する光学要素を示す。
【図２ａ】長細い開口部を有する光学要素を示す。
【図２ｂ】長細い開口部を有する光学要素を示す。
【図２ｃ】長細い開口部を有する光学要素を示す。
【図２ｄ】長細い開口部を有する光学要素を示す。
【図３】本発明の光学要素がどのようにして特定の入射角度の光を遮蔽するかを示す。
【図４】光学要素の薄板からの光の反射を示す。
【図５ａ】非透光性のアイランドが使用される光学要素を示す。
【図５ｂ】非透光性のアイランドが使用される光学要素を示す。
【図５ｃ】非透光性のアイランドが使用される光学要素を示す。
【図６ａ】光路が光学要素の全幅に延在する光学要素を示す。
【図６ｂ】光路が光学要素の全幅に延在する光学要素を示す。
【図６ｃ】光路が光学要素の全幅に延在する光学要素を示す。
【図７ａ】個々の薄板が三角形の断面である光学要素を示す。
【図７ｂ】個々の薄板が三角形の断面である光学要素を示す。
【図７ｃ】個々の薄板が三角形の断面である光学要素を示す。
【図８ａ】傾いた薄板を有する光学要素を示す。
【図８ｂ】傾いた薄板を有する光学要素を示す。
【図８ｃ】傾いた薄板を有する光学要素を示す。
【図９ａ】本発明のラスター板として構成されたフォト電極を有する太陽電池を示す。
【図９ｂ】本発明のラスター板として構成されたフォト電極を有する太陽電池を示す。
【図１０】本発明のラスター板として構成された対電極を有する太陽電池の断面を示す。
【図１１】太陽電池の層が表面に適用されている光学要素を示す。
【図１２ａ】不規則な構造を有する光学要素を示す。
【図１２ｂ】不規則な構造を有する光学要素を示す。
【符号の説明】
【００５５】
１  光学要素
２  開口部
１１  光学要素
１２  開口部
１３  開口部
２１  プレート
２２  アイランド
２３  透光層
３１  プレート
３２  薄板
４１  プレート
４２  薄板
５１  プレート
５２  薄板
６１  太陽電池
６２  フォト電極部
６３  対電極部
６４  電解質
６５  ガラス基板
６６  導電コート部
６７  層，電極
６８  対電極
６９  ガラス又はプラスチックの基板
７０  導電コート部
７１  太陽電池
７２  フォト電極部
７３  対電極部
７４  電解質
７５  透明基板
７６  導電グラファイト
７７  導電層
７８  フォト電極
７９  透明基板
８０  導電ウェブ
８１  ユニット
８２  ラスター板
８３  カットアウト
８４  透明基板
８５  導電コート部
８６  太陽電池活性材
８７  導電コート部
８８  導電材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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