(57)【要約】【課題】発電効率の低下を抑えることが可能な太陽電池モジュールおよび太陽光発電装置を提供する。【解決手段】本発明の太陽電池モジュール１は、第１主面３ａから入射した第１の光を第１端面３ｃに伝播させる導光体３と、導光体３の第１端面３ｃから射出された第１の光を受光して電流を生成する太陽電池素子５と、導光体３の内部を伝播させつつ第１端面３ａに向けて第２の光を射出する光源１１と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2014132601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面から入射した第１の光を第１端面に伝播させる導光体と、
前記導光体の前記第１端面から射出された第１の光を受光して電流を生成する太陽電池素子と、
前記導光体の内部を伝播させつつ前記第１端面に向けて第２の光を射出する光源と、
を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記導光体は、前記第１主面から入射した第１の光を第２主面に設けられた傾斜面で反射して伝播させて前記第１端面から射出する形状導光体であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記導光体は、内部に蛍光体が分散されてなる蛍光導光体であり、
前記蛍光導光体は、前記第１主面から入射した第１の光の一部を前記蛍光体によって吸収し、前記蛍光体から放射された蛍光を伝播させて前記第１端面から射出す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。
【請求項４】
前記蛍光導光体の内部には、前記蛍光体として、吸収スペクトルのピーク波長が異なる複数の蛍光体が分散されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記光源は、前記蛍光体を励起させない波長の光を射出することを特徴とする請求項３または４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記光源は、前記蛍光体を励起させる波長の光を射出することを特徴とする請求項３または４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記光源は、前記導光体の前記第１端面と対向する第２端面に配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記光源は、前記第２の光としてレーザー光を射出するレーザー光源であり、前記レーザー光が前記第１端面に直接入射するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記光源は、前記第２の光としてレーザー光を射出するレーザー光源であり、前記レーザー光が前記第２主面に入射するように配置されており、
前記導光体は、前記レーザー光源から射出されたレーザー光を前記第２主面で全反射させて伝播させて前記第１端面から射出することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記光源は、前記第２の光として所定の拡散角を有する光を射出することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記導光体の第１主面を撮像する撮像素子を含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記撮像素子は、前記導光体に対して着脱可能になっていることを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
複数の前記導光体を含み、
前記複数の導光体は、互いの第１主面と第２主面とを対向させて積層されるとともに第１端面同士が同じ方向を向くように配置されており、
前記複数の導光体には、前記第１主面から入射した第１の光を前記第１主面とは異なる第２主面に設けられた傾斜面で反射して伝播させて前記第１端面から射出する形状導光体と、前記第１主面から入射した第１の光の一部を内部に分散された蛍光体によって吸収し、前記蛍光体から放射された蛍光を伝播させて前記第１端面から射出する蛍光導光体と、が含まれていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記複数の導光体のうち外部から第１の光が入射する側から最も遠い位置に配置された導光体は、前記蛍光導光体であることを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記蛍光導光体の第２主面並びに前記蛍光導光体の前記第１端面以外の端面には、前記蛍光体から放射された蛍光を反射する反射層が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１６】
前記光源は、前記太陽電池素子によって発電された電流によって前記第２の光を射出することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１７】
前記太陽電池素子によって発電された電流を蓄える蓄電池を含み、
前記光源は、前記蓄電池に蓄えられた電流によって前記第２の光を射出することを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１８】
前記光源は、前記導光体に対して着脱可能になっていることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１９】
前記光源は、前記導光体の第１端面以外の端面に複数配置されていることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２０】
前記導光体には、前記光源から射出された第２の光を受光する受光素子が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２１】
前記光源は、当該光源から射出される第２の光の前記導光体への入射角が変化するよう回転自在に設けられていることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２２】
請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを備えている太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール、太陽光発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
入射した太陽光を太陽電池素子に導くための導光体を備えた太陽電池モジュールが提案されている（下記の特許文献１参照）。特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、複数のＶ字状溝が形成された、側面形状が略直角三角形の導光体を備え、当該導光体の端面に太陽電池素子が取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４７７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の太陽電池モジュールにおいては、製造過程や長期間の使用により導光体の汚染や劣化などの不具合が生じた場合であっても、不具合を検知できる構成とはなっていない。そのため、不具合が生じた状態で太陽電池モジュールを使用することがある。不具合が生じた状態で太陽電池モジュールを使用すると、太陽電池素子への入光効率が低下し、発電効率が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、発電効率の低下を抑えることが可能な太陽電池モジュールおよびこれを用いた太陽光発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、第１主面から入射した第１の光を第１端面に伝播させる導光体と、前記導光体の前記第１端面から射出された第１の光を受光して電流を生成する太陽電池素子と、前記導光体の内部を伝播させつつ前記第１端面に向けて第２の光を射出する光源と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記導光体は、前記第１主面から入射した第１の光を第２主面に設けられた傾斜面で反射して伝播させて前記第１端面から射出する形状導光体であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記導光体は、内部に蛍光体が分散されてなる蛍光導光体であり、前記蛍光導光体は、前記第１主面から入射した第１の光の一部を前記蛍光体によって吸収し、前記蛍光体から放射された蛍光を伝播させて前記第１端面から射出することを特徴とする。
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記蛍光導光体の内部には、前記蛍光体として、吸収スペクトルのピーク波長が異なる複数の蛍光体が分散されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、前記蛍光体を励起させない波長の光を射出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、前記蛍光体を励起させる波長の光を射出することを特徴とする。
【００１２】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、前記導光体の前記第１端面と対向する第２端面に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、前記第２の光としてレーザー光を射出するレーザー光源であり、前記レーザー光が前記第１端面に直接入射するように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、前記第２の光としてレーザー光を射出するレーザー光源であり、前記レーザー光が前記第２主面に入射するように配置されており、前記導光体は、前記レーザー光源から射出されたレーザー光を前記第２主面で全反射させて伝播させて前記第１端面から射出することを特徴とする。
【００１５】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、前記第２の光として所定の拡散角を有する光を射出することを特徴とする。
【００１６】
本発明の太陽電池モジュールは、前記導光体の第１主面を撮像する撮像素子を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記撮像素子は、前記導光体に対して着脱可能になっていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の太陽電池モジュールは、複数の前記導光体を含み、前記複数の導光体は、互いの第１主面と第２主面とを対向させて積層されるとともに第１端面同士が同じ方向を向くように配置されており、前記複数の導光体には、前記第１主面から入射した第１の光を前記第１主面とは異なる第２主面に設けられた傾斜面で反射して伝播させて前記第１端面から射出する形状導光体と、前記第１主面から入射した第１の光の一部を内部に分散された蛍光体によって吸収し、前記蛍光体から放射された蛍光を伝播させて前記第１端面から射出する蛍光導光体と、が含まれていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記複数の導光体のうち外部から第１の光が入射する側から最も遠い位置に配置された導光体は、前記蛍光導光体であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記蛍光導光体の第２主面並びに前記蛍光導光体の前記第１端面以外の端面には、前記蛍光体から放射された蛍光を反射する反射層が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、前記太陽電池素子によって発電された電流によって前記第２の光を射出することを特徴とする。
【００２２】
本発明の太陽電池モジュールは、前記太陽電池素子によって発電された電流を蓄える蓄電池を含み、前記光源は、前記蓄電池に蓄えられた電流によって前記第２の光を射出することを特徴とする。
【００２３】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、前記導光体に対して着脱可能になっていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、前記導光体の第１端面以外の端面に複数配置されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記導光体には、前記光源から射出された第２の光を受光する受光素子が設けられていることを特徴とする。
【００２６】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記光源は、当該光源から射出される第２の光の前記導光体への入射角が変化するよう回転自在に設けられていることを特徴とする。
【００２７】
本発明の太陽光発電装置は、上記本発明の太陽電池モジュールを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、発電効率の低下を抑えることが可能な太陽電池モジュールおよび太陽光発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の太陽電池モジュールの概略斜視図である。
【図２】太陽電池モジュールの断面図である。
【図３】蛍光体の吸収特性を示す図である。
【図４】蛍光体の吸収特性を示す図である。
【図５】蛍光体の発光特性を示す図である。
【図６】蛍光体の発光特性を示す図である。
【図７】光源からの第２の光が形状導光体を伝播する様子を示す図である。
【図８】光源からの第２の光が蛍光導光体を伝播する様子を示す図である。
【図９】形状導光体と蛍光導光体の光の取り出し効率を示す図である。
【図１０】光の入射側から蛍光導光体と形状導光体をこの順に積層した場合の光の取り出し効率を示す図である。
【図１１】光の入射側から形状導光体と蛍光導光体をこの順に積層した場合の光の取り出し効率を示す図である。
【図１２】第２実施形態の太陽光発電装置の概略構成図である。
【図１３】第３実施形態の太陽光発電装置の概略構成図である。
【図１４】第４実施形態の太陽電池モジュールの断面図である。
【図１５】第５実施形態の太陽電池モジュールの概略平面図である。
【図１６】第６実施形態の太陽電池モジュールの断面図である。
【図１７】蛍光導光体の透過特性を示す図である。
【図１８】第６実施形態の第１変形例に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図１９】第７実施形態の太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
[第１実施形態]
図１は、第１実施形態の太陽電池モジュール１の概略斜視図である。
【００３１】
太陽電池モジュール１は、形状導光体３と蛍光導光体４とを積層してなる導光体ユニット２と、形状導光体３の第１端面３ｃから射出された光を受光する太陽電池素子５と、蛍光導光体４の第１端面４ｃから射出された光を受光する太陽電池素子６と、形状導光体３の内部を伝播させつつ第１端面３ｃに向けて光を射出する光源１１と、蛍光導光体４の内部を伝播させつつ第１端面４ｃに向けて光を射出する光源１２と、蛍光導光体４の第１主面４ａを撮像する撮像素子１３と、導光体ユニット２と太陽電池素子５と太陽電池素子６と光源１１と光源１２と撮像素子１３とを一体に保持する枠体１０と、を備えている。
【００３２】
形状導光体３は、光入射面である第１主面３ａと、第１主面３ａと対向する第２主面３ｂと、光射出面である第１端面３ｃと、を備えている。蛍光導光体４は、光入射面である第１主面４ａと、第１主面４ａと対向する第２主面４ｂと、光射出面である第１端面４ｃと、を備えている。形状導光体３と蛍光導光体４とは、形状導光体３の第１主面３ａと蛍光導光体４の第２主面４ｂとが対向するように、形状導光体３及び蛍光導光体４よりも屈折率の小さい空気層Ｋ（低屈折率層）を介してＺ方向に積層されている。
【００３３】
形状導光体３の第１主面３ａと蛍光導光体４の第１主面４ａは、互いに同じ方向（光入射側：−Ｚ方向）を向いている。形状導光体３と蛍光導光体４とを光Ｌの入射方向に沿って積層することで、前段側（光Ｌが入射する側に近い側）の蛍光導光体４で取り込めなかった光を後段側（光Ｌが入射する側から遠い側）の形状導光体３で取り込むことが可能となる。
【００３４】
形状導光体３の第１端面３ｃと蛍光導光体４の第１端面４ｃは、互いに同じ向きを向いている。形状導光体３の第１端面３ｃと蛍光導光体４の第１端面４ｃは、ＸＺ平面と平行な同一平面上に配置されており、形状導光体３の第１端面３ｃから射出された光を受光する太陽電池素子５と蛍光導光体４の第１端面４ｃから射出された光を受光する太陽電池素子６とを一箇所に配置することができるようになっている。
【００３５】
形状導光体３は、Ｚ軸に垂直な（ＸＹ平面と平行な）第１主面３ａ及び第２主面３ｂを有する略矩形の板状部材である。形状導光体３としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどの透明性の高い有機材料もしくは無機材料が用いられる。形状導光体３の寸法は、一例として、第１主面３ａとなる矩形の縦横（図１のｘ軸方向およびｙ軸方向）の寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍであり、厚み（図１のｚ軸方向の寸法）が１０ｍｍである。なお、縦横の寸法、厚みはこれに限定されない。
【００３６】
形状導光体３の第２主面３ｂには、Ｘ方向に延びる複数の溝Ｔが設けられている。溝Ｔは、ＸＹ平面と平行な面に対して斜めに傾斜した傾斜面Ｔ１と、傾斜面Ｔ１と交差する面Ｔ２と、を有するＶ字状の溝である。図１では、図面を簡略化するために、溝Ｔを数本しか記載していないが、実際には、幅１００μｍ程度の細かい溝Ｔが多数本形成されている。溝Ｔは、例えば、金型を用いて樹脂（例えばポリメタクリル酸メチル樹脂：ＰＭＭＡ）を射出成形することにより導光体の本体と一体に形成されている。
【００３７】
傾斜面Ｔ１は、第１主面３ａから入射した光Ｌ（例えば太陽光）を全反射して光の進行方向を第１端面３ｃに向かう方向に変更する反射面である。第１主面３ａに対して垂直に近い角度で入射した光Ｌは、傾斜面Ｔ１で反射して形状導光体３の内部を概ねＹ方向に伝播する。
【００３８】
形状導光体３の第２主面３ｂには、このような溝Ｔが、傾斜面Ｔ１と面Ｔ２とが互いに接するようにＹ方向に複数設けられている。第２主面３ｂに設けられた複数の溝Ｔの形状及び大きさは、全て同じである。
【００３９】
蛍光導光体４は、Ｚ軸に垂直な（ＸＹ平面と平行な）第１主面４ａ及び第２主面４ｂを有する略矩形の板状部材である。蛍光導光体４の寸法は、一例として、第１主面４ａとなる矩形の縦横（図１のｘ軸方向およびｙ軸方向）の寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍであり、厚み（図１のｚ軸方向の寸法）が５ｍｍである。なお、縦横の寸法、厚みはこれに限定されない。
【００４０】
蛍光導光体４は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどの透明性の高い有機材料もしくは無機材料からなる基材の内部に、蛍光体を分散させたものである。蛍光体としては、例えば、紫外光又は可視光を吸収して可視光又は赤外光を放射する複数種類の蛍光体が含まれている。蛍光体から放射された光は、蛍光導光体４の内部を伝播して第１端面４ｃから射出され、太陽電池素子６で発電に利用される。
【００４１】
なお、可視光は３８０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域の光であり、紫外光は３８０ｎｍ未満の波長領域の光であり、赤外光は７５０ｎｍよりも大きい波長領域の光である。
【００４２】
外光を有効に取り込めるように、導光体ユニットを構成する導光体の材料は４００ｎｍ以下の波長に対して透過性を有することが望ましい。例えば、３６０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長領域の光に対して９０％以上、より好ましくは９３％以上の透過率を有するものが好適である。例えば、シリコン樹脂基板や石英基板、或いは、ＰＭＭＡ樹脂基板においては三菱レイヨン社製の「アクリライト」（登録商標）は、広い波長領域に光に対して高い透明性を有することから、好適である。
【００４３】
蛍光導光体４の第１主面４ａ及び第２主面４ｂは概ねＸＹ平面と平行な平坦な面である。蛍光導光体４の第１端面４ｃ以外の端面には、蛍光体から放射された光（蛍光）を反射する反射層９が設けられている。反射層９としては、銀フィルム、ＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）フィルム、アルミニウムフィルムなどの反射フィルムを使用することができる。反射層９としては、例えば９２％以上の反射率を有するものが好適である。
【００４４】
形状導光体３の第２主面３ｂには、形状導光体３の第２主面３ｂを透過した光を形状導光体３の内部に反射する反射層７が設けられている。図示は省略するが、形状導光体３の第１端面３ｃ以外の端面には、当該端面から形状導光体３の外部に漏れ出す光を形状導光体３の内部に反射する反射層が設けられていてもよい。
【００４５】
太陽電池素子５は、受光面を形状導光体３の第１端面３ｃと対向させて配置されている。太陽電池素子６は、受光面を蛍光導光体４の第１端面４ｃと対向させて配置されている。
【００４６】
太陽電池素子５及び太陽電池素子６としては、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、有機系太陽電池などの公知の太陽電池を使用することができる。中でも、化合物半導体を用いた化合物系太陽電池は、高効率な発電が可能であることから、太陽電池素子５及び太陽電池素子６として好適である。本実施形態においては、太陽電池素子５としてＧａＡｓ３層接合型化合物太陽電池（変換効率：約４０％）を用いた。また、太陽電池素子６としてＧａＡｓ化合物の単層型太陽電池（変換効率：約５０％）を用いた。
【００４７】
光源１１は、形状導光体３の第１端面３ｃと対向する第２端面３ｄに配置されている。光源１１は、第２の光としてレーザー光（発光強度のピーク：約６３３ｎｍ）を射出する第１の光源１１ａと、第２の光として所定の拡散角（広がり角）を有する光を射出する第２の光源１１ｂと、を含んで構成されている。
【００４８】
第１の光源１１ａは、当該第１の光源１１ａから射出されるレーザー光が第１端面３ｃに直接入射するように配置されている（図７（ａ）参照）。なお、第１の光源１１ａとして、６３３ｎｍ以外の波長のレーザー光を射出するレーザー光源を用いることもできる。
【００４９】
一方、第２の光源１１ｂは、当該光源から射出される光が第２主面３ｂに入射するように配置されている（図７（ｂ）参照）。形状導光体３は、当該第２の光源１１ｂから射出された光を第２主面３ｂで全反射させて伝播させて第１端面３ｃから射出する。例えば、第２の光源１１ｂは、当該第２の光源１１ｂから射出される光が水平方向（Ｙ軸方向）から下方向（＋Ｚ軸方向）に２０度だけ傾いて伝播するように配置することができる。なお、第２の光源１１ｂとしては、拡散角が所定の拡散角の範囲内の角度（例えば２０度以内）の指向性赤色ＬＥＤを用いることができる。
【００５０】
光源１２は、蛍光導光体４の第１端面４ｃと対向する第２端面４ｄに配置されている。光源１２は、蛍光体を励起させない波長の光（蛍光体を励起させる波長域以外の波長の光）を射出する第１の光源１２ａと、蛍光体を励起させる波長の光（蛍光体を励起させる波長域以内の波長の光）を射出する第２の光源１２ａと、を含んで構成されている。
【００５１】
第１の光源１２ａは、第２の光としてレーザー光（発光強度のピーク：約６３３ｎｍ）を射出するレーザー光源である。第１の光源１２ａは、当該第１の光源１２ａから射出されるレーザー光が第１端面４ｃに直接入射するように配置されている（図８（ａ）参照）。なお、第１の光源１２ａとして、６３３ｎｍ以外の波長のレーザー光を射出するレーザー光源を用いることもできる。
【００５２】
一方、第２の光源１２ｂは、第２の光として所定の拡散角（広がり角）を有する光を射出する光源である。第２の光源１２ｂは、当該第２の光源１２ｂから射出されるレーザー光が第１端面４ｃに直接入射するように配置されている（図８（ｂ）参照）。なお、第２の光源１２ｂとしては、拡散角が所定の拡散角の範囲内の角度（例えば２０度以内）の指向性紫外線ＬＥＤを用いることができる。
【００５３】
撮像素子１３は、光源１２の上側（−Ｚ軸方向側）に配置されている。撮像素子１３は、蛍光導光体４の第１主面４ａを撮像する。なお、撮像素子１３は、蛍光導光体４の第１主面４ａの一部を撮像するように固定されていてもよいし、蛍光導光体４の第１主面４ａ全体を撮像するように移動可能に設けられていてもよい。
【００５４】
枠体１０は、最も前段側に配置された蛍光導光体４の第１主面４ａと対向する面に光Ｌを透過する透過面１０ａを備えている。透過面１０ａは枠体１０の開口部であってもよく、枠体１０の開口部に嵌め込まれたガラス等の透明部材であってもよい。枠体１０の透過面１０ａとＺ方向から見て重なる部分の蛍光導光体４の第１主面４ａが、導光体ユニット２の光入射面である。また、形状導光体３の第１端面３ｃと蛍光導光体４の第１端面４ｃが導光体ユニット２の第１光射出面である。
【００５５】
図２（ａ）は、太陽電池モジュール１の断面図である。図２（ｂ）は、形状導光体３の第２主面３ｂに設けられる溝Ｔの断面図である。
【００５６】
図２に示すように、形状導光体３の第２主面３ｂには、第１主面３ａから入射した光を反射させて光の進行方向を第１端面３ｃに向かう方向に変更する複数の溝Ｔが設けられている。溝Ｔは、Ｙ軸に対して角度θをなす傾斜面Ｔ１と、Ｙ軸に対して垂直な面Ｔ２と、が稜線Ｔ３において交差するＶ字状の溝である。稜線Ｔ３を挟んで第１端面３ｃ側に面Ｔ２が配置され、第１端面３ｃとは反対側に傾斜面Ｔ１が配置されている。
【００５７】
例えば、角度θは４２°であり、１本の溝ＴのＹ方向の幅は１００μｍであり、溝ＴのＺ方向の深さは９０μｍであり、形状導光体３の屈折率は１．５である。しかし、角度θ、溝ＴのＹ方向の幅、溝ＴのＺ方向の深さ、及び形状導光体３の屈折率はこれに限定されない。
【００５８】
蛍光導光体４の内部には、互いに吸収波長域の異なる複数種類の蛍光体（図２では例えば第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃ）が分散されている。第１蛍光体８ａは、紫外光を吸収して青色の蛍光を放射し、第２蛍光体８ｂは、青色光を吸収して緑色の蛍光を放射し、第３蛍光体８ｃは、緑色光を吸収して赤色の蛍光を放射する。第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃは、例えば、ＰＭＭＡ樹脂を成型する際に混入される。第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃの混合比率は以下の通りである。なお、第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃの混合比率はＰＭＭＡ樹脂に対する体積比率で示している。
【００５９】
第１蛍光体８ａ：BASF社製Lumogen F Blue（商品名）  ０．０２％
第２蛍光体８ｂ：BASF社製Lumogen F Green（商品名）  ０．０２％
第３蛍光体８ｃ：BASF社製Lumogen F Red（商品名）  ０．０２％
【００６０】
図３ないし図６は、第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃの発光特性及び吸収特性を示す図である。図３において、「第１蛍光体」は、第１蛍光体８ａによって紫外光が吸収された後の太陽光のスペクトルを示し、「第２蛍光体」は、第２蛍光体８ｂによって青色光が吸収された後の太陽光のスペクトルを示し、「第３蛍光体」は、第３蛍光体８ｃによって緑色光が吸収された後の太陽光のスペクトルを示す。図４において、「第１蛍光体＋第２蛍光体＋第３蛍光体」は、第１蛍光体８ａ、第２蛍光体及８ｂ及び第３蛍光体８ｃによって紫外光、青色光及び緑色光が吸収された後の太陽光のスペクトルを示す。図５において、「第１蛍光体」は、第１蛍光体８ａの発光スペクトルであり、「第２蛍光体」は、第２蛍光体８ｂの発光スペクトルであり、「第３蛍光体」は、第３蛍光体８ｃの発光スペクトルである。図６において、「第１蛍光体＋第２蛍光体＋第３蛍光体」は、第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃを含む蛍光導光体４の第１端面４ｃから射出される光のスペクトルである。
【００６１】
図３及び図４に示すように、第１蛍光体８ａは、概ね４２０ｎｍ以下の波長の光を吸収し、第２蛍光体８ｂは、概ね４２０ｎｍ以上５２０ｎｍ以下の波長の光を吸収し、第３蛍光体８ｃは、概ね５２０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下の波長の光を吸収する。第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃによって、第２導光体に入射した太陽光のうち６２０ｎｍ以下の波長の光が概ね全て吸収される。太陽光のスペクトルにおいて波長が６２０ｎｍ以下の光の割合は４８％程度である。よって、導光体ユニット２の光入射面（蛍光導光体４の第１主面４ａ）に入射した光のうち４８％は蛍光導光体４に含まれる第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃに吸収され、残りの５２％は蛍光導光体４を透過して形状導光体３に入射する。
【００６２】
第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃの蛍光量子収率はいずれも９２％である。よって、第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃに吸収された光のうち９２％は蛍光に変換される。蛍光は、蛍光導光体４の内部を伝播し、第１端面４ｃから射出される。このとき、蛍光導光体４と周囲の空気層との屈折率差により第１主面４ａ及び第２主面４ｂで全反射せずに蛍光導光体４の外部に漏れ出す光の割合は２５％、蛍光導光体４の内部を伝播する際の光のロスは５％であるので、第1端面４ｃから射出される光の割合は第１主面４ａに入射した光の３０％となる。
【００６３】
図５に示すように、第１蛍光体８ａの発光スペクトルは、４３０ｎｍにピーク波長を有し、第２蛍光体８ｂの発光スペクトルは、５２０ｎｍにピーク波長を有し、第３蛍光体８ｃの発光スペクトルは、６３０ｎｍにピーク波長を有する。しかしながら、図６に示すように、第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃを含む第２導光体の第１端面から射出される光のスペクトルは、第３蛍光体８ｃの発光スペクトルのピーク波長（６３０ｎｍ）に対応する波長にのみピーク波長を有し、第１蛍光体８ａの発光スペクトルのピーク波長（４３０ｎｍ）及び第２蛍光体８ｂの発光スペクトルのピーク波長（５２０ｎｍ）に対応する波長にはピーク波長を有しない。
【００６４】
第１蛍光体８ａに対応する発光スペクトルのピーク及び第２蛍光体８ｂに対応する発光スペクトルのピークが消失した原因は、フォトルミネッセンス（Photoluminescence ;PL）による蛍光体間のエネルギー移動や、フェルスター機構（蛍光共鳴エネルギー移動）による蛍光体間のエネルギー移動などが挙げられる。フォトルミネッセンスによるエネルギー移動は、一の蛍光体から放射された蛍光が他の蛍光体の励起エネルギーとして利用されることにより生じるものである。フェルスター機構は、このような光の発光及び吸収のプロセスを経ずに、近接した２つの蛍光体の間で励起エネルギーが電子の共鳴により直接移動するものである。フェルスター機構による蛍光体間のエネルギー移動は、光の発光及び吸収のプロセスを介さずに行われるため、エネルギーのロスが小さい。よって、太陽電池モジュールの発電効率の向上に寄与する。
【００６５】
図７は、光源１１からの第２の光が形状導光体３を伝播する様子を示す図である。図７（ａ）は、光源１１を構成する第１の光源１１ａからの第２の光が形状導光体３を伝播する様子を示す図であり、図７（ｂ）は、光源１１を構成する第２の光源１１ｂからの第２の光が形状導光体３を伝播する様子を示す図である。
【００６６】
図７（ａ）に示すように、第１の光源１１ａは、当該第１の光源１１ａから射出されるレーザー光が第１端面３ｃに直接入射するように配置されている。第１の光源１１ａから射出されたレーザー光は、形状導光体３の内部を伝播し、太陽電池素子５に直接入射する。当該レーザー光の照射による太陽電池素子５の発電量を測定し、発電量の測定結果をモニタリングすることで、太陽電池素子５の不良や劣化などの不具合が生じているか否かを検知することができる。
【００６７】
図７（ｂ）に示すように、第２の光源１１ｂは、当該第２の光源１１ｂから射出される所定の拡散角を有する光が第２主面３ｂに入射するように配置されている。第２の光源１１ｂから射出された光は、第２主面３ｂでの全反射と第１主面３ａでの全反射とを繰り返しながら形状導光体３の内部を伝播し、太陽電池素子５に入射する。当該光の照射による太陽電池素子５の発電量を測定し、発電量の測定結果をモニタリングすることで、形状導光体３の導光の状態を確認することができる。つまり、形状導光体３に不良や劣化などの不具合が生じているか否かを検知することができる。
【００６８】
なお、第２の光源１１ｂから射出される光の拡散角の大きさ（光の広がり度合い）を変更することによって、当該光が形状導光体３の内部を伝播する経路を変更することができる。
【００６９】
例えば、第２の光源１１ｂから射出される光の拡散角を大きくすると（光の拡がり度合いを大きくすると）、第２の光源１１ｂからは互いに形状導光体３の内部を伝播する角度（伝播角度）が異なる複数の光線束が射出されることとなる。この場合、各光線束の第２主面３ｂにおける全反射角や第１主面３ａにおける全反射角が変わる。このため、複数の光線束が形状導光体３の内部を広範囲で伝播することとなる。
【００７０】
これに対し、第２の光源１１ｂから射出される光の拡散角を小さくすると（光の拡がり度合いを小さくすると）、第２の光源１１ｂからはレーザー光のような指向性の高い光が射出されることとなる。この場合、指向性の高い光の第２主面３ｂにおける全反射角や第１主面３ａにおける全反射角が略一定の角度となる。このため、指向性の高い光が形状導光体３の内部に所定の軌跡を形成することとなる。
【００７１】
図８は、光源１２からの第２の光が蛍光導光体４を伝播する様子を示す図である。図８（ａ）は、光源１２を構成する、蛍光体を励起させない波長の光を射出する第１の光源１２ａからの第２の光が蛍光導光体４を伝播する様子を示す図であり、図８（ｂ）は、光源１２を構成する、蛍光体を励起させる波長の光を射出する第２の光源１２ｂからの第２の光が蛍光導光体４を伝播する様子を示す図である。
【００７２】
図８（ａ）に示すように、第１の光源１２ａは、当該第１の光源１２ａから射出される光が第１端面４ｃに直接入射するように配置されている。第１の光源１２ａは、蛍光体を励起させない波長の光（蛍光体を励起させる波長域以外の波長の光）を射出する。第１の光源１２ａは、第２の光としてレーザー光（発光強度のピーク：約６３３ｎｍ）を射出するレーザー光源である。
【００７３】
蛍光導光体４の内部の蛍光体は、発光強度のピークが約６３３ｎｍのレーザー光では励起されない。このため、第１の光源１２ａから射出されたレーザー光は、蛍光導光体４の内部を伝播し、太陽電池素子６に直接入射する。当該レーザー光の照射による太陽電池素子６の発電量を測定し、発電量の測定結果をモニタリングすることで、太陽電池素子６の不良や劣化などの不具合が生じているか否かを検知することができる。
【００７４】
図８（ｂ）に示すように、第２の光源１２ｂは、当該第２の光源１２ｂから射出される光が第１端面４ｃに直接入射するように配置されている。第２の光源１２ｂは、蛍光体を励起させる波長の光（蛍光体を励起させる波長域以内の波長の光、例えば６２０ｎｍ以下の波長の光）を射出する。第２の光源１２ｂは、拡散角が所定の拡散角の範囲内の角度（例えば２０度以内）の指向性紫外線ＬＥＤである。
【００７５】
第２の光源１２ｂから射出された光は、蛍光導光体４の内部を伝播する過程で一部が蛍光体によって吸収される。蛍光体から放射された蛍光は蛍光導光体４の内部を伝播し、太陽電池素子６に入射する。当該蛍光の照射による太陽電池素子６の発電量を測定し、発電量の測定結果をモニタリングすることで、蛍光導光体４（内部に分散された蛍光体）の不良や劣化などの不具合が生じているか否かを検知することができる。
【００７６】
本実施形態の太陽電池モジュール１では、光源１１，１２から射出されて導光体３，４を伝播する光をリファレンス光として用い、太陽電池素子５，６で生成される発電量をモニタリングすることで、当該太陽電池モジュール１の製造過程や長期間の使用による導光体３，４の汚染や劣化などの不具合を検知することができる。例えば、導光体３，４などの構成部品のどの部位に不良や劣化が生じているかを検知することができる。これにより、不具合が生じている部位を修理したり新たな部材に交換したりすることが可能となり、不具合が生じた状態で太陽電池モジュール１を使用することがなくなる。このため、太陽電池素子５，６への入光効率の低下が抑えられる。よって、発電効率の低下を抑制することが可能な太陽電池モジュール１を提供することができる。
【００７７】
また、形状導光体３が含まれているので、光源１１から射出されて当該形状導光体３を伝播する光をリファレンス光として用い、太陽電池素子５で生成される発電量をモニタリングすることで、形状導光体３の導光の状態（形状導光体３に不良や劣化などの不具合が生じているか否か）を確認することができる。よって、必要に応じて形状導光体３の不具合が生じている部位を修理したり新たな形状導光体３に交換したりすることができる。
【００７８】
また、蛍光導光体４が含まれているので、光源１２から射出されて当該蛍光導光体４を伝播する光をリファレンス光として用い、太陽電池素子６で生成される発電量をモニタリングすることで、蛍光導光体４の導光の状態（内部に分散された蛍光体に不良や劣化などの不具合が生じているか否か）を確認することができる。よって、必要に応じて蛍光導光体４の不具合が生じている部位を修理したり新たな蛍光導光体４に交換したりすることができる。
【００７９】
また、蛍光導光体４の内部には吸収スペクトルのピーク波長が異なる複数の蛍光体（例えば第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃ）が分散されているので、外部からの光を効率よく吸収することができる。このため、蛍光導光体４に入射した光の大部分を蛍光体の発光に寄与させることができる。
【００８０】
また、光源１２（第１の光源１２ａ）が蛍光体を励起させない波長の光を射出するので、当該光源１２から射出された光は、蛍光体を励起させずに蛍光導光体４の内部を伝播し、太陽電池素子６に入射する。つまり、当該光源１２から射出された光が蛍光導光体４の内部を伝播する過程で、蛍光体からは蛍光が放射されない。このため、光源１２から射出された光をリファレンス光として用い、太陽電池素子６で生成される発電量をモニタリングすることで、太陽電池素子６のみの不具合を検知することができる。よって、必要に応じて太陽電池素子６の不具合が生じている部位を修理したり新たな太陽電池素子６に交換したりすることができる。
【００８１】
また、光源１２（第２の光源１２ｂ）が蛍光体を励起させる波長の光を射出するので、当該光源１２から射出された光は、蛍光導光体４の内部を伝播する過程で一部が蛍光体によって吸収される。蛍光体から放射された蛍光は蛍光導光体４の内部を伝播し、太陽電池素子６に入射する。このため、光源１２から射出された光をリファレンス光として用い、太陽電池素子６で生成される発電量をモニタリングすることで、蛍光導光体４（内部に分散された蛍光体）の不良や劣化などの不具合が生じているか否かを検知することができる。よって、必要に応じて蛍光導光体４の不具合が生じている部位を修理したり新たな蛍光導光体４に交換したりすることができる。
【００８２】
また、光源１１が形状導光体３の第２端面３ｄに配置されている（光源１２が蛍光導光体４の第２端面４ｄに配置されている。）つまり、光源１１が形状導光体３の第１端面３ｃから最も遠い部分に配置されている。このため、光源１１から射出される光を形状導光体３の内部に広範囲で伝播させることができる。よって、形状導光体３の導光の状態（形状導光体３に不良や劣化などの不具合が生じているか否か）を広範囲で確認することができる。これに対して、光源１１が形状導光体３の第１端面３ｃに近い部分に配置された構成であると、光源１１から射出される光が形状導光体３の内部を伝播する範囲が狭くなり、形状導光体３の導光の状態を確認できる範囲も狭くなる。
【００８３】
また、光源１１を構成する第１の光源１１ａがレーザー光源であり、レーザー光が第１端面３ｃに直接入射する構成であるので、当該レーザー光は太陽電池素子５に直接入射することとなる。よって、当該レーザー光の照射による太陽電池素子５の発電量をモニタリングすることで、太陽電池素子５に不具合が生じているか否かを確認することができる。
【００８４】
また、光源１１を構成する第２の光源１１ｂは、当該第２の光源１１ｂから射出される光が第２主面３ｂに入射するように配置され、形状導光体３は、第２の光源１１ｂから射出された光を第２主面３ｂで全反射させて伝播させて第１端面３ｃから射出する。よって、当該光の照射による太陽電池素子５の発電量をモニタリングすることで、形状導光体３に不具合が生じているか否かを確認することができる。
【００８５】
また、光源１１を構成する第２の光源１１ｂは所定の拡散角を有する光を射出するので、第２の光源１１ｂから射出される光を形状導光体３の内部に広範囲で伝播させることができる。よって、形状導光体３の導光の状態（形状導光体３に不良や劣化などの不具合が生じているか否か）を広範囲で確認することができる。
【００８６】
また、蛍光導光体４の第１主面４ａを撮像する撮像素子１３を含むので、蛍光導光体４の第１主面４ａの汚れ具合をモニタリングすることができる。よって、蛍光導光体４の第１主面４ａの汚れ具合が蛍光導光体４の不具合の要因になっているか否かを確認することができる。
【００８７】
また、形状導光体３および蛍光導光体４を含む複数の導光体が積層配置されているので、一方の導光体で取り込めなかった光を他方の導光体で取り込むことが可能となる。よって、導光体に入射した光の大部分を太陽電池素子の発電に寄与させることができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、光の入射側から蛍光導光体４と形状導光体３をこの順に積層した例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、光の入射側から形状導光体３と蛍光導光体４をこの順に積層してもよい。
【００８９】
複数の導光体のうち外部から第１の光が入射する側から最も遠い位置に蛍光導光体４を配置することにより、蛍光導光体４に強い外光が直接入射することを抑えることができる。よって、蛍光導光体４に含まれる蛍光体が強い外光によって劣化することが抑えられ、長期にわたって安定した発電量を得ることができる。
【００９０】
また、この場合、蛍光導光体４の第２端面４ｄ並びに蛍光導光体４の第１端面４ｃ以外の端面に蛍光体から放射された蛍光を反射する反射層を設けることが望ましい。これにより、蛍光導光体４に入射した光を当該蛍光導光体４で漏れなく取り込むことができる。よって、蛍光導光体４に入射した光の大部分を蛍光体の発光に寄与させることができる。
【００９１】
また、本実施形態では、太陽電池モジュールが蛍光導光体と形状導光体の双方を含む、いわゆるタンデム構造の例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、太陽電池モジュールが蛍光導光体のみを含んでいてもよいし形状導光体のみを含んでいてもよい。すなわち、必ずしもタンデム構造にしなくてもよい。
【００９２】
図９ないし図１１は、形状導光体３及び蛍光導光体４における光の取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【００９３】
図９（ａ）は、蛍光導光体４の光の取り出し効率を示す図である。
【００９４】
蛍光導光体４の第１主面４ａに入射する光の光量を１００％とすると、第１主面４ａに入射した光のうち６２０ｎｍ以下の波長の光は、蛍光導光体４に含まれる第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃによって概ね全て吸収される。太陽光のスペクトルにおいて波長が６２０ｎｍ以下の光の割合は４８％である。よって、第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃに吸収される光の割合は、第１主面４ａに入射した光の４８％である。第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃに吸収されなかった５２％の光は第２主面４ｂを透過して蛍光導光体４の外部に射出される。
【００９５】
第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃの蛍光量子収率はいずれも９２％である。よって、第１蛍光体８ａ、第２蛍光体８ｂ及び第３蛍光体８ｃに吸収された光のうち９２％は蛍光に変換される。蛍光は、蛍光導光体４の内部を伝播し、第１端面４ｃから射出される。このとき、蛍光導光体４と周囲の空気層との屈折率差により第１主面４ａ及び第２主面４ｂで全反射せずに蛍光導光体４の外部に漏れ出す光の割合は２５％、蛍光導光体４の内部を伝播する際の光のロスは５％であるので、第1端面４ｃから射出される光の割合は第１主面４ａに入射した光の３０％となる。
【００９６】
図９（ｂ）は、形状導光体３の光の取り出し効率を示す図である。
【００９７】
形状導光体３の第１主面３ａに垂直に入射した光の一部は、第２主面３ｂに設けられた溝Ｔの傾斜面によって反射され、形状導光体３の内部を第１端面３ｃに向けて伝播する。溝Ｔの傾斜面で反射される光の割合は、第１主面３ａに入射した光の４０％である。残りの６０％の光は第２主面３ｂを透過して形状導光体３の外部に射出される。形状導光体３の内部を伝播する光の一部は、途中で溝Ｔの傾斜面で屈折し、全反射条件から外れて形状導光体３の外部に漏れ出す。そのため、第１端面３ｃから射出される光の割合は、第１主面３ａに入射した光の１２％となる。
【００９８】
図１０は、光の入射側から蛍光導光体４と形状導光体３をこの順に積層した場合の光の取り出し効率を示す図である。
【００９９】
蛍光導光体４は、第１主面４ａに入射した光の３０％を蛍光に変換して第１端面４ｃから射出し、第１主面４ａに入射した光の５２％を第２主面４ｂから射出する。形状導光体３は、第１主面３ａに垂直に入射した光の１２％を第１端面３ｃから射出する。よって、蛍光導光体４の第１端面４ｃから射出される光の割合は、蛍光導光体４の第１主面４ａに入射した光の３０％となり、形状導光体３の第１端面３ｃから射出される光の割合は、蛍光導光体４の第１主面４ａに入射した光の６％となる。そして、蛍光導光体４の第１主面４ａに入射した光のうち３０％が蛍光導光体４の第１端面４ｃに到達し、変換効率が５０％の太陽電池素子６で発電されるので、その発電効率は１５％となる。また、蛍光導光体４の第１主面４ａに入射した光のうち６％が形状導光体３の第１端面３ｃに到達し、変換効率が４０％の太陽電池素子５で発電されるので、その発電効率は２．４％となる。ここまでの発電効率を足し合わせると１７．４％である。さらに、反射層７，９によって反射された光を再利用でき、これによって１〜２％の発電効率が向上するので、結果的に約１９％の発電効率が得られる。
【０１００】
図１１は、光の入射側から形状導光体３と蛍光導光体４をこの順に積層した場合の光の取り出し効率を示す図である。
【０１０１】
上述のように、形状導光体３は、第１主面３ａに垂直に入射した光の１２％を第１端面３ｃから射出し、第１主面３ａに垂直に入射した光の６０％を第２主面３ｂから射出する。蛍光導光体４は、第１主面４ａに入射した光の３０％を蛍光に変換し、第１端面４ｃから射出する。よって、形状導光体３の第１端面３ｃから射出される光の割合は、形状導光体３の第１主面３ａに入射した光の１２％となり、蛍光導光体４の第１端面４ｃから射出される光の割合は、形状導光体３の第１主面３ａに入射した光の１８％となる。そして、形状導光体３の第１主面３ａに入射した光のうち１２％が形状導光体３の第１端面３ｃに到達し、変換効率が４０％の太陽電池素子５で発電されるので、その発電効率は４．８％となる。また、形状導光体３の第１主面３ａに入射した光のうち１８％が蛍光導光体４の第１端面４ｃに到達し、変換効率が５０％の太陽電池素子６で発電されるので、その発電効率は９％となる。ここまでの発電効率を足し合わせると１３．８％である。さらに、反射層７，９によって反射された光を再利用でき、これによって１〜２％の発電効率が向上するので、結果的に約１５％の発電効率が得られる。
【０１０２】
このシミュレーション結果から、本実施形態に係る太陽電池モジュール１について形状導光体３と蛍光導光体４の配置位置をいずれの順序で積層した場合でも、現行の結晶シリコン太陽電池の発電効率（１０〜１２％）に比べて、高い発電効率が得られることが判った。
【０１０３】
[第２実施形態]
図１２は、第２実施形態の太陽光発電装置１２０の概略構成図である。なお、図１２においては、便宜上、蛍光導光体４、太陽電池素子６、光源１２、撮像素子１３、及び枠体１０の図示を省略している。
【０１０４】
図１２に示すように、太陽光発電装置１２０は、太陽電池モジュール２０と、電力制御装置２１（パワーコンディショナー）と、電力分配器２２と、を含んで構成されている。電力分配器２２は、外部の電子機器（使用機器）２３および光源１１に電気的に接続されている。
【０１０５】
本実施形態の太陽電池モジュール２０の基本構成は第１実施形態の太陽電池モジュール１と同様であり、光源１１が太陽電池素子５によって発電された電流によって第２の光を射出する点が第１実施形態の太陽電池モジュール１と異なるのみである。図１２において、第１実施形態で用いた図１〜１１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１０６】
電力制御装置２１は、太陽電池素子５に電気的に接続されている。電力制御装置２１は、太陽電池素子５によって発電された直流を交流に変換し、さらに電圧、電流、周波数などを調整する機能を有する。電力制御装置２１は、太陽電池素子５によって発電された電流を外部の電子機器２３で使用可能な状態に調整する。
【０１０７】
電力分配器２２は、電力制御装置２１と光源１１と電子機器２３とに電気的に接続されている。電力分配器２２は、電力制御装置２１によって調整された電流を分配する機能を有する。電力分配器２２は、電力制御装置２１によって調整された電流の一部を電子機器２３に送るとともに、残りの一部を光源１１に送る。光源１１に使用される電流は太陽電池素子５で生成される電流に比べて非常に小さい。このため、太陽電池素子５の発電量のわずかな部分を光源１１に分配することで光源１１から第２の光としてのリファレンス光を射出させて太陽電池モジュール２０のモニタリングを行うことが可能となる。
【０１０８】
本実施形態の太陽電池モジュール２０では、光源１１が太陽電池素子５によって発電された電流によって第２の光を射出するので、外部から電源を供給する必要がなく、別個に独立して電源装置を設ける必要がない。そのため、使用コストおよび製造コストを低減することができる。
【０１０９】
太陽光発電装置１２０は、上述した本発明に係る太陽電池モジュールを備えているため、発電効率の高い太陽光発電装置となる。
【０１１０】
[第３実施形態]
図１３は、第３実施形態の太陽光発電装置１３０の概略構成図である。なお、図１３においては、便宜上、蛍光導光体４、太陽電池素子６、光源１２、撮像素子１３、及び枠体１０の図示を省略している。
【０１１１】
図１３に示すように、太陽光発電装置１３０は、太陽電池モジュール３０と、電力制御装置２１（パワーコンディショナー）と、電力分配器２２と、を含んで構成されている。
【０１１２】
本実施形態の太陽電池モジュール３０の基本構成は第２実施形態の太陽電池モジュール２０と同様であり、太陽電池素子５によって発電された電流を蓄える蓄電池３１を含む点が第２実施形態の太陽電池モジュール２０と異なるのみである。図１３において、第２実施形態で用いた図１２と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１１３】
電力分配器２２は、電力制御装置２１と光源１１と蓄電池３１と電子機器２３とに電気的に接続されている。電力分配器２２は、電力制御装置２１によって調整された電流の一部を電子機器２３に送るとともに、残りの一部を光源１１および蓄電池３１に送る。
【０１１４】
蓄電池３１は、電力分配器２２および光源１１に電気的に接続されている。蓄電池３１は、太陽電池素子５によって発電された電流を蓄える機能を有する。光源１１は、蓄電池３１に蓄えられた電流によって第２の光を射出する。
【０１１５】
本実施形態の太陽電池モジュール３０では、蓄電池３１を備えているので、常に光源１１から第２の光を射出させることができる。例えば、夜間および晴天以外等、形状導光体３に入射する光が極端に少ない場合、太陽電池素子５で生成される電流が微小なものとなり、光源１１に十分な量の電流を分配できないおそれがある。しかしながら、本実施形態においては、蓄電池３１を備えているので、形状導光体３に入射する光が極端に少ない場合であっても、当該蓄電池３１に蓄えられた電流によって光源１１から第２の光を射出させることができる。よって、必要なときに天候に関係なく太陽電池モジュール３０のモニタリングを行うことが可能となる。
【０１１６】
[第４実施形態]
図１４は、第４実施形態の太陽電池モジュール４０の断面図である。
【０１１７】
本実施形態の太陽電池モジュール４０の基本構成は第１実施形態の太陽電池モジュール１と同様であり、光源４１，４２および撮像素子４３が導光体ユニット２に対して着脱可能になっている点が第１実施形態の太陽電池モジュール１と異なるのみである。図１４において、第１実施形態で用いた図１〜１１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１１８】
図１４に示すように、太陽電池モジュール４０は、形状導光体３と蛍光導光体４とを積層してなる導光体ユニット２と、太陽電池素子５と、太陽電池素子６と、光源ユニット４５と、を含んで構成されている。
【０１１９】
光源ユニット４５は、光源４１と光源４２と撮像素子４３とを含んで構成されている。光源ユニット４５は、導光体ユニット２に対して着脱可能になっている。つまり、光源ユニット４５を導光体ユニット２に取り付けることで、光源４１が形状導光体３の内部を伝播させつつ第１端面３ｃに向けて第２の光を射出するように配置され、光源４２が蛍光導光体４の内部を伝播させつつ第１端面４ｃに向けて第２の光を射出するように配置され、撮像素子４３が形状導光体３の第１主面３ａを撮像するように配置される。
【０１２０】
本実施形態の太陽電池モジュール４０では、光源ユニット４５（光源４１，４２および撮像素子４３）が導光体ユニット２に対して着脱可能になっているので、必要に応じて太陽電池モジュール４０のモニタリングを行うことができる。また、各導光体ユニット２に光源ユニット４５を設置する必要がないので、製造コストを低減することができる。
【０１２１】
[第５実施形態]
図１５は、第５実施形態の太陽電池モジュール５０の概略平面図である。なお、図１５においては、便宜上、形状導光体３、太陽電池素子５、光源１１、撮像素子１３、及び枠体１０の図示を省略している。
【０１２２】
本実施形態の太陽電池モジュール５０の基本構成は第１実施形態の太陽電池モジュール１と同様であり、光源５２が複数配置されている点が第１実施形態の太陽電池モジュール１と異なるのみである。図１５において、第１実施形態で用いた図１〜１１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１２３】
図１５に示すように、太陽電池モジュール５０は、蛍光導光体４と、複数の光源５２と、太陽電池素子６と、を含んで構成されている。
【０１２４】
複数の光源５２は、蛍光導光体４の第１端面４ｃ以外の端面に配置されている。本実施形態において、光源５２は、第１端面４ｃと対向する第２端面４ｄに３個、当該第２端面４ｄと隣接する第３端面４ｅに３個、当該第３端面４ｅと対向する第４端面４ｆに３個、の計９個配置されている。なお、光源５２の配置数は９個に限らず、２〜８個であってもよいし、１０個以上であってもよい。
【０１２５】
光源５２は、蛍光体を励起させる波長の光（蛍光体を励起させる波長域以内の波長の光、例えば６２０ｎｍ以下の波長の光）を射出する。光源５２は、拡散角が所定の拡散角の範囲内の角度（例えば２０度以内）の指向性紫外線ＬＥＤである。
【０１２６】
光源５２から射出された光は、蛍光導光体４の内部を伝播する過程で一部が蛍光体によって吸収される。蛍光体から放射された蛍光は蛍光導光体４の内部を伝播し、太陽電池素子６に入射する。
【０１２７】
本実施形態の太陽電池モジュール５０では、複数の光源５２を備えているので、蛍光導光体４の導光の状態（蛍光体に不良や劣化などの不具合が生じているか否か）を広範囲で確認することができる。よって、蛍光導光体４のモニタリングの精度を高めることができる。これに対して、光源５２を１個だけ用いた場合は、紫外光が蛍光導光体４の内部を伝播する過程で蛍光体によって吸収され、紫外光の強度が減衰し、蛍光導光体４の導光の状態を広範囲で確認することが困難となる。
【０１２８】
なお、本実施形態では、複数の光源５２が蛍光導光体４の第１端面４ｃ以外の端面に配置された例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、複数の光源が形状導光体３の第１端面３ｃ以外の端面に配置してもよい。これにより、形状導光体３の導光の状態を広範囲で確認することができる。
【０１２９】
[第６実施形態]
図１６は、第６実施形態の太陽電池モジュール６０の断面図である。なお、図１６においては、便宜上、形状導光体３、太陽電池素子５、光源１１、撮像素子１３、及び枠体１０の図示を省略している。
【０１３０】
本実施形態の太陽電池モジュール６０の基本構成は第１実施形態の太陽電池モジュール１と同様であり、蛍光導光体４に光源１２から射出された第２の光を受光する受光素子６１が設けられている点が第１実施形態の太陽電池モジュール１と異なるのみである。図１６において、第１実施形態で用いた図１〜１１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１３１】
図１６に示すように、太陽電池モジュール６０は、蛍光導光体４と、光源１２と、受光素子６１と、を含んで構成されている。
【０１３２】
蛍光導光体４の導光の状態（蛍光体に不良や劣化などの不具合が生じているか否か）をモニタリングするためには太陽電池素子６の特性が正常であることが必須の条件である。本実施形態では、太陽電池素子６とは別個に蛍光導光体４の導光の状態をモニタリングするための機構として受光素子６１を備えている。
【０１３３】
図１７は、蛍光導光体４の透過特性を示す図である。図１７は、複数の蛍光体が分散された蛍光導光体４の第１端面から射出される光のスペクトル（以下、単に発光スペクトルということがある）の変化の様子を示している。図１７において、矢印は蛍光体の劣化の進み具合（矢印の先端に近づくにつれて蛍光体の劣化が進んでいる状態）を示している。図１７（ａ）は発光スペクトルの形状がほとんど変化しない場合の図であり、図１７（ｂ）は発光スペクトルの形状が大きく変化する場合の図である。
【０１３４】
図１７に示すように、蛍光導光体４は、内部に分散された蛍光体の劣化が進むにつれて蛍光体の光（蛍光体を励起させる波長の光）の吸収度合いが小さくなるため、光の透過率が増加する。図１７（ａ）に示すように、蛍光体の劣化が進んでも発光スペクトルの形状はほとんど変化しないものの、各波長域で光の透過率は増加している。図１７（ｂ）に示すように、蛍光体の劣化が進むと発光スペクトルの形状が大きく変化する場合があるが、ピーク波長域では光の透過率は増加している。発光スペクトルの形状がほとんど変化しない場合と発光スペクトルの形状が大きく変化する場合とのいずれの場合であっても、蛍光体の劣化が進むにつれて蛍光体の光の吸収度合いが小さくなる。すなわち、発光スペクトルの形状がほとんど変化しない場合と発光スペクトルの形状が大きく変化する場合とのいずれの場合であっても、蛍光導光体４において光の透過率が増加することは共通している。
【０１３５】
図１６に戻り、受光素子６１は、蛍光導光体４の第２主面４ｂにおける第２端面４ｄと隣接する部分に配置されている。受光素子６１は、例えばフォトセンサーであり、受光面を第２主面４ｂに対向させて配置されている。
【０１３６】
光源１２は、ＲＧＢ各蛍光体の吸収率の高い波長の光（ＲＧＢ各蛍光体の代表的な吸収波長：約５８０ｎｍ、４５０ｎｍ、３８０ｎｍ）を射出するＬＥＤである。光源１２は、当該光源１２から射出される光が受光素子６１に直接入射するように配置されている。
【０１３７】
受光素子６１の受光面には、光源１２から射出された光のみを透過するフィルター（図示略）が設けられている。これにより、受光素子６１は光源１２から射出された光のみを感知する。受光素子６１は、蛍光体の発光ではなく、蛍光体の光の吸収度合いをモニタリングする。受光素子６１により、蛍光導光体４における光の透過率の変化をモニタリングすることで蛍光体の劣化の様子を確認することができる。
【０１３８】
本実施形態の太陽電池モジュール６０では、受光素子６１を備えているので、太陽電池素子６の特性が正常でない場合であっても、蛍光導光体４の導光の状態（蛍光体に不良や劣化などの不具合が生じているか否か）を確実に確認することができる。よって、蛍光導光体４のモニタリングの信頼性を向上させることができる。
【０１３９】
[第６実施形態の第１変形例]
図１８は、第６実施形態の第１変形例に係る太陽電池モジュール６０Ａの断面図である。なお、図１８においては、便宜上、形状導光体３、太陽電池素子５、光源１１、撮像素子１３、及び枠体１０の図示を省略している。
【０１４０】
本実施形態の太陽電池モジュール６０Ａの基本構成は第６実施形態の太陽電池モジュール６０と同様であり、受光素子６１Ａの配置位置が第６実施形態の太陽電池モジュール６０と異なるのみである。図１８において、第６実施形態で用いた図１６と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１４１】
図１８に示すように、太陽電池モジュール６０Ａは、蛍光導光体４と、光源１２と、受光素子６１Ａと、を含んで構成されている。
【０１４２】
受光素子６１Ａは、太陽電池素子６の設置部の一部（蛍光導光体４の第１端面４ｃにおける第２主面４ｂと隣接する部分）に配置されている。受光素子６１Ａは、例えばフォトセンサーであり、受光面を第１端面４ｃに対向させて配置されている。
【０１４３】
光源１２は、ＲＧＢ各蛍光体の吸収率の高い波長の光（ＲＧＢ各蛍光体の代表的な吸収波長：約５８０ｎｍ、４５０ｎｍ、３８０ｎｍ）を射出するＬＥＤである。光源１２は、当該光源１２から射出される光が第２主面４ｂに入射するように配置されている。光源１２から射出された光は、第２主面４ｂでの全反射と第１主面４ａでの全反射とを繰り返しながら蛍光導光体４の内部を伝播し、受光素子６１Ａに入射する。
【０１４４】
受光素子６１Ａの受光面には、光源１２から射出された光のみを透過するフィルター（図示略）が設けられている。これにより、受光素子６１Ａは光源１２から射出された光のみを感知する。受光素子６１Ａは、蛍光体の発光ではなく、蛍光体の光の吸収度合いをモニタリングする。受光素子６１Ａにより、蛍光導光体４における光の透過率の変化をモニタリングすることで蛍光体の劣化の様子を確認することができる。
【０１４５】
本変形例の太陽電池モジュール６０Ａにおいても、受光素子６１Ａを備えているので、太陽電池素子６の特性が正常でない場合であっても、蛍光導光体４の導光の状態（蛍光体に不良や劣化などの不具合が生じているか否か）を確実に確認することができる。よって、蛍光導光体４のモニタリングの信頼性を向上させることができる。
【０１４６】
[第７実施形態]
図１９は、第７実施形態の太陽電池モジュール７０の断面図である。なお、図１９においては、便宜上、蛍光導光体４、太陽電池素子６、光源１２、撮像素子１３、及び枠体１０の図示を省略している。
【０１４７】
本実施形態の太陽電池モジュール７０の基本構成は第１実施形態の太陽電池モジュール１と同様であり、光源７１が回転自在に設けられている点が第１実施形態の太陽電池モジュール１と異なるのみである。図１９において、第１実施形態で用いた図１〜１１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１４８】
図１９に示すように、太陽電池モジュール７０は、形状導光体３と、光源７１と、太陽電池素子５と、を含んで構成されている。
【０１４９】
光源１１は、第２の光としてレーザー光（発光強度のピーク：約６３３ｎｍ）を射出するレーザー光源である。光源１１は、当該光源１１から射出されるレーザー光の形状導光体３への入射角θが変化するように回転自在に設けられている。
【０１５０】
例えば、入射角θが小さく設定されると（例えば概ね０度）、光源１１から射出されるレーザー光が第１端面３ｃに直接入射するようになる。
【０１５１】
一方、入射角θが大きく設定されると（例えば概ね２０度）、光源１１から射出されるレーザー光が第２主面３ｂに入射するようになる。光源１１から射出された光は、第２主面３ｂでの全反射と第１主面３ａでの全反射とを繰り返しながら形状導光体３の内部を伝播し、太陽電池素子５に入射する。
【０１５２】
本実施形態の太陽電池モジュール７０では、光源７１が回転自在に設けられているので、形状導光体３の導光の状態をモニタリングする際に入射角θを細かく振って行うことができる。よって、形状導光体３において不具合のある部位を精度よく分析することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、太陽電池モジュールおよび太陽光発電装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１，２０，３０，４０，５０，６０，６０Ａ，７０…太陽電池モジュール、３…形状導光体、３ａ…第１主面、３ｂ…第２主面、３ｃ…第１端面、３ｄ…第２端面、４…蛍光導光体、４ａ…第１主面、４ｂ…第２主面、４ｃ…第１端面、４ｂ…第２端面、５，６…太陽電池素子、７，９…反射層、８ａ，８ｂ，８ｃ…蛍光体、１１，１２，４１，４２，５２，７１…光源、１３，４３…撮像素子、３１…蓄電池、６１，６１Ａ…受光素子，１２０，１３０…太陽光発電装置，Ｔ１…傾斜面
【図１】
2014132601.tif 000003
【図２】
2014132601.tif 000004
【図３】
2014132601.tif 000005
【図４】
2014132601.tif 000006
【図５】
2014132601.tif 000007
【図６】
2014132601.tif 000008
【図７】
2014132601.tif 000009
【図８】
2014132601.tif 000010
【図９】
2014132601.tif 000011
【図１０】
2014132601.tif 000012
【図１１】
2014132601.tif 000013
【図１２】
2014132601.tif 000014
【図１３】
2014132601.tif 000015
【図１４】
2014132601.tif 000016
【図１５】
2014132601.tif 000017
【図１６】
2014132601.tif 000018
【図１７】
2014132601.tif 000019
【図１８】
2014132601.tif 000020
【図１９】
2014132601.tif 000021