(57)【要約】  互いに直列に接続された複数の単セルを含む太陽電池モジュールを使用した電源装置において、太陽電池モジュールへの光の照射によってモジュール電圧Ｖｓｍが上昇し、第一電圧Ｖ１に達すると開閉スイッチがオンし、負荷に電力が供給され、この状態から、太陽電池モジュールでの照度低下によってモジュール電圧Ｖｓｍが低下し、第２電圧Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）に達すると、開閉スイッチがオフとなり、負荷への電力供給を遮断することにより、単セルの劣化を抑制し、太陽電池モジュールの性能保持時間を長くすることができる。その際の第２電圧Ｖ２は太陽電池モジュールの電流−電圧特性に基づき予め適切な値に設定される。
2017146074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池によって生成される電力を負荷に供給する電源装置であって、
互いに直列に電気的に接続された複数の太陽電池セルを含む太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールの出力電圧が上昇して予め決められた第１電圧Ｖ１に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力を負荷に供給し、前記太陽電池モジュールの出力電圧が低下して予め決められた第２電圧Ｖ２に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力の前記負荷への供給を遮断する出力制御回路と
を備え、
前記第２電圧Ｖ２は、前記第１電圧Ｖ１よりも低く、前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性における変曲点に対応する前記太陽電池モジュールの出力電圧のうち２番目に高い出力電圧よりも高いことを特徴とする、電源装置。
【請求項２】
前記太陽電池モジュールと前記出力制御回路の間に設けられ前記太陽電池モジュールと並列に接続されたコンデンサを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記複数の太陽電池セルは色素増感型であることを特徴とする、請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第２電圧Ｖ２は下記の不等式を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の電源装置：
Ｖ２≧０．１２×Ｎ［Ｖ］
ここで、Ｎは、前記太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続されている太陽電池セルの個数を示す。
【請求項５】
前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値として定義される最大微分ピーク絶対値は６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下であることを特徴とする、請求項３または４に記載の電源装置。
【請求項６】
太陽電池によって生成される電力を負荷に供給する電源装置であって、
互いに直列に電気的に接続された複数の色素増感太陽電池セルを含む太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールの出力電圧が上昇して予め決められた第１電圧Ｖ１に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力を負荷に供給し、前記太陽電池モジュールの出力電圧が低下して予め決められた第２電圧Ｖ２に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力の前記負荷への供給を遮断する出力制御回路と
を備え、
前記第２電圧Ｖ２は、前記第１電圧Ｖ１よりも低く下記の不等式を満たすことを特徴とする電源装置：
Ｖ２≧０．１２×Ｎ［Ｖ］
ここで、Ｎは、前記太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続されている色素増感太陽電池セルの個数を示す。
【請求項７】
前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値として定義される最大微分ピーク絶対値は６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下であることを特徴とする、請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値に対応する前記太陽電池モジュールの出力電圧として定義されるピーク電圧Ｖｍａｘは下記の不等式を満たすことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の電源装置：
Ｖｍａｘ≧Ｖｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎ
ここで、Ｖｏｃは前記太陽電池モジュールの開放電圧を示し、Ｎは、前記太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続されている太陽電池セルの個数を示す。
【請求項９】
前記第２電圧Ｖ２は下記の不等式を満たすことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の電源装置：
Ｖ２＞Ｖｍａｘ
ここで、Ｖｍａｘは、前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値に対応する前記太陽電池モジュールの出力電圧を示す。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の電源装置と、
前記負荷として前記電源装置から電力供給を受ける電子デバイスと
を備える、電子装置。
【請求項１１】
前記電子デバイスはビーコン発信機であり、
前記電子装置は通信装置であることを特徴とする、請求項１０に記載の電子装置。
【請求項１２】
表示板と当該表示板に光を照射する光源とを有する看板装置であって、
請求項１から９のいずれか１項に記載の電源装置と、
前記負荷として前記電源装置から電力供給を受けるビーコン発信機と
を備え、
前記電源装置における前記太陽電池モジュールは、前記光源からの光を直接または間接に受光可能に配置されていることを特徴とする、看板装置。
【請求項１３】
互いに直列に電気的に接続された複数の太陽電池セルを含む太陽電池モジュールを含む電源装置において、負荷への電力供給を制御するための出力制御方法であって、
前記太陽電池モジュールの出力電圧が上昇して予め決められた第１電圧Ｖ１に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力を負荷に供給するステップと、
前記太陽電池モジュールの出力電圧が低下して予め決められた第２電圧Ｖ２に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力の前記負荷への供給を遮断するステップと
を備え、
前記第２電圧Ｖ２は、前記第１電圧Ｖ１よりも低く、前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性における変曲点に対応する前記太陽電池モジュールの出力電圧のうち２番目に高い出力電圧よりも高いことを特徴とする、出力制御方法。
【請求項１４】
互いに直列に電気的に接続された複数の色素増感太陽電池セルを含む太陽電池モジュールを含む電源装置において、負荷への電力供給を制御するための出力制御方法であって、
前記太陽電池モジュールの出力電圧が上昇して予め決められた第１電圧Ｖ１に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力を負荷に供給するステップと、
前記太陽電池モジュールの出力電圧が低下して予め決められた第２電圧Ｖ２に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力の前記負荷への供給を遮断するステップと
を備え、
前記第２電圧Ｖ２は、前記第１電圧Ｖ１よりも低く下記の不等式を満たすことを特徴とする出力制御方法：
Ｖ２≧０．１２×Ｎ［Ｖ］
ここで、Ｎは、前記太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続されている色素増感太陽電池セルの個数を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、互いに直列に接続された複数個の太陽電池セルを含む太陽電池モジュールを用いた電源装置、そのような電源装置を備える通信装置等の電子装置、および看板装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池を用いた電源装置では、負荷としてのデバイスや機器の駆動に必要な電圧を得るために、互いに直列に接続された複数個の太陽電池セル（単セル）を含む太陽電池モジュールが使用される。例えば太陽電池の１つの単セルから出力される開放電圧が０．５Ｖ程度であれば、２．５Ｖ程度の電源電圧で動作する機器を駆動する場合には、５個の単セルが直列に接続された構成の太陽電池モジュールを作製する。【０００３】
以下の開示に関連して下記の特許文献１には、太陽電池の一種である色素増感太陽電池と、当該色素増感太陽電池の発電した電力を蓄積する複数のコンデンサと、当該色素増感太陽電池および当該複数のコンデンサからの電力によって発光する光源と、当該光源の点灯および消灯を制御する制御回路とを備えた点灯装置の発明が開示されている。この発明によれば、色素増感太陽電池の使用によって、室内であっても発電量の低下を抑制しつつ、複数のコンデンサの使用によって一気に放出できる電荷を大きくして光源の一瞬の発光輝度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２０１２−１６７４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
互いに直列に接続された複数個の単セルを含む太陽電池モジュールにおいて、いずれかの単セルの性能が低い場合には、使用時間が長くなるにしたがってその性能の低い単セルが劣化し、太陽電池モジュールとして所望の性能を維持できなくなる。このため、性能の低い単セルを含む太陽電池モジュールでは、所望の性能を維持できる時間（以下「性能保持時間」という）が短くなる。また、太陽電池モジュールを構成する複数個の単セルの性能が均一であっても、その太陽電池モジュールに照射される光の照度が均一でない場合には、照度の低い単セルが劣化し、同様に性能保持時間が短くなる。【０００６】
そこで以下の開示では、互いに直列に接続された複数個の単セルを含む太陽電池モジュールを使用した電源装置において、単セルの劣化を抑制することで当該太陽電池モジュールの性能保持時間を長くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の局面は、太陽電池によって生成される電力を負荷に供給する電源装置であって、
互いに直列に電気的に接続された複数の太陽電池セルを含む太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールの出力電圧が上昇して予め決められた第１電圧Ｖ１に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力を負荷に供給し、前記太陽電池モジュールの出力電圧が低下して予め決められた第２電圧Ｖ２に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力の前記負荷への供給を遮断する出力制御回路とを備え、
前記第２電圧Ｖ２は、前記第１電圧Ｖ１よりも低く、前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性における変曲点に対応する前記太陽電池モジュールの出力電圧のうち２番目に高い出力電圧よりも高いことを特徴とする。【０００８】
本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
前記太陽電池モジュールと前記出力制御回路の間に設けられ前記太陽電池モジュールと並列に接続されたコンデンサを更に備えることを特徴とする。【０００９】
本発明の第３の局面は、本発明の第１または第２の局面において、
前記複数の太陽電池セルは色素増感型であることを特徴とする。【００１０】
本発明の第４の局面は、本発明の第３の局面において、
前記第２電圧Ｖ２は下記の不等式を満たすことを特徴とする：
Ｖ２≧０．１２×Ｎ［Ｖ］
ここで、Ｎは、前記太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続されている太陽電池セルの個数を示す。【００１１】
本発明の第５の局面は、本発明の第３または第４の局面において、
前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値として定義される最大微分ピーク絶対値は６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下であることを特徴とする。【００１２】
本発明の第６の局面は、太陽電池によって生成される電力を負荷に供給する電源装置であって、
互いに直列に電気的に接続された複数の色素増感太陽電池セルを含む太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールの出力電圧が上昇して予め決められた第１電圧Ｖ１に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力を負荷に供給し、前記太陽電池モジュールの出力電圧が低下して予め決められた第２電圧Ｖ２に達すると、前記太陽電池モジュールにより生成された電力の前記負荷への供給を遮断する出力制御回路とを備え、
前記第２電圧Ｖ２は、前記第１電圧Ｖ１よりも低く下記の不等式を満たすことを特徴とする：
Ｖ２≧０．１２×Ｎ［Ｖ］
ここで、Ｎは、前記太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続されている色素増感太陽電池セルの個数を示す。【００１３】
本発明の第７の局面は、本発明の第６の局面において
前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値として定義される最大微分ピーク絶対値は６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下であることを特徴とする。【００１４】
本発明の第８の局面は、本発明の第１から第７の局面のいずれかにおいて、
前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値に対応する前記太陽電池モジュールの出力電圧として定義されるピーク電圧Ｖｍａｘは下記の不等式を満たすことを特徴とする：
Ｖｍａｘ≧Ｖｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎ
ここで、Ｖｏｃは前記太陽電池モジュールの開放電圧を示し、Ｎは、前記太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続されている太陽電池セルの個数を示す。【００１５】
本発明の第９の局面は、本発明の第１から第８の局面のいずれかにおいて、
前記第２電圧Ｖ２は下記の不等式を満たすことを特徴とする：
Ｖ２＞Ｖｍａｘ
ここで、Ｖｍａｘは、前記太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値に対応する前記太陽電池モジュールの出力電圧を示す。【００１６】
本発明の第１０の局面は、電子装置であって、
本発明の第１から第９の局面のいずれかの局面に係る電源装置と、
前記負荷として前記電源装置から電力供給を受ける電子デバイスとを備えることを特徴とする。【００１７】
本発明の第１１の局面は、本発明の第１０の局面において、
前記電子デバイスはビーコン発信機であり、
前記電子装置は通信装置であることを特徴とする。【００１８】
本発明の第１２局面は、表示板と当該表示板に光を照射する光源とを有する看板装置であって、
本発明の第１から第９の局面のいずれかの局面に係る電源装置と、
前記負荷として前記電源装置から電力供給を受けるビーコン発信機とを備え、
前記電源装置における前記太陽電池モジュールは、前記光源からの光を直接または間接に受光可能に配置されていることを特徴とする。【００１９】
本発明の他の局面は、本発明の上記第１から第１２の局面および後述の各実施形態に関する説明から明らかであるので、その説明を省略する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の局面によれば、太陽電池セル（モジュール）への光の照射によって太陽電池モジュールの出力電圧が上昇して第１電圧Ｖ１に達すると、太陽電池モジュールで生成された電力が負荷に供給され、その後、その出力電圧が第２電圧Ｖ２よりも高い間は負荷への電力供給が継続され、太陽電池モジュールにおける照度の低下によって太陽電池モジュールの出力電圧が第２電圧Ｖ２まで低下すると、負荷への電力供給が遮断される。この第２電圧Ｖ２は、第１電圧Ｖ１よりも低く、太陽電池モジュールの電流−電圧特性における変曲点に対応する出力電圧のうち２番目に高い出力電圧よりも高い値に予め設定されている。このため、太陽電池モジュールにおいて互いに直列に電気的に接続されて太陽電池モジュールを構成する複数の太陽電池セルのうちいずれかの太陽電池セルの性能が低い場合であっても、出力電圧の低下時における第２電圧Ｖ２に基づく電力供給の遮断によりその性能の低い太陽電池セルへの逆バイアスの発生が抑制される。その結果、太陽電池モジュールの劣化が抑えられるので、太陽電池モジュールにつき高い性能保持率を実現し、性能保持時間を長くすることができる。なお一般に、太陽電池モジュールを構成する複数の太陽電池セルの性能が同じであっても、それら複数の太陽電池セルの間で照度が異なる場合には、性能の低い太陽電池セルが含まれる場合と同様に逆バイアスによる劣化が問題となる。しかし、このような場合であっても、本発明の第１の局面によれば、照度の低い太陽電池セルへの逆バイアスの発生を抑制することができる。この点は本発明の他の局面においても同様である。【００２１】
本発明の第２の局面によれば、太陽電池モジュールによって生成される電力がコンデンサに一時的に蓄えられ、そのコンデンサを介して負荷に電力が供給される。このため、太陽電池モジュールにおける照度変化による発電電力の増減や負荷変動による消費電力の増減が蓄電部におけるコンデンサの充放電によって補償され、電源装置の出力電圧が安定化される。【００２２】
本発明の第３の局面によれば、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池セルは色素増感型であって低コストで製造できるので、太陽電池モジュールのコストを低減することができる。また、色素増感型の太陽電池の発電特性は照度に対する依存性が小さいので、太陽電池モジュールを用いた電源装置を照度の低い場所でも使用することができる。さらに、色素増感型の太陽電池が好適に使用される照度の低い場所では、屋外環境と比較して、太陽電池セル間で照度が不均一になり、太陽電池セルに逆バイアスが発生しやすい。しかし、本発明の第３の局面によれば、照度が不均一になる環境下においても逆バイアスの発生を未然に防ぐことができ、色素増感型の太陽電池セルからなる太陽電池モジュールの劣化が抑えられる。【００２３】
本発明の第４の局面によれば、太陽電池モジュールが色素増感型の太陽電池セルで構成され、上記第２電圧Ｖ２が０．１２×Ｎ［Ｖ］以上となるように設定されているので、当該色素増感太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続されたＮ個の太陽電池セルの中に性能の低い太陽電池セルが含まれていても、その性能の低い太陽電池セルへの逆バイアスの発生が抑制される。その結果、色素増感太陽電池モジュールの劣化が抑えられる。【００２４】
本発明の第５の局面によれば、色素増感太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値（最大微分ピーク絶対値）が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下であることから、色素増感太陽電池モジュールに含まれる性能の低い太陽電池セルへの逆バイアスの発生が更に抑制される。その結果、色素増感太陽電池モジュールの劣化が更に抑えられる。【００２５】
本発明の第６の局面によれば、色素増感太陽電池モジュールへの光の照射によって色素増感太陽電池モジュールの出力電圧が上昇して第１電圧Ｖ１に達すると、色素増感太陽電池モジュールで生成された電力が負荷に供給され、その後、その出力電圧が第２電圧Ｖ２よりも高い間は負荷への電力供給が継続され、色素増感太陽電池モジュールにおける照度の低下によって色素増感太陽電池モジュールの出力電圧が第２電圧Ｖ２まで低下すると、負荷への電力供給が遮断される。この第２電圧Ｖ２は０．１２×Ｎ［Ｖ］以上の値に設定されており、これにより、色素増感太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続されたＮ個の太陽電池セルの中に性能の低い太陽電池セルが含まれていても、その性能の低い太陽電池セルへの逆バイアスの発生が抑制される。その結果、色素増感太陽電池モジュールの劣化が抑えられるので、色素増感太陽電池モジュールにつき高い性能保持率を実現し、性能保持時間を長くすることができる。【００２６】
本発明の第７の局面によれば、色素増感太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値（最大微分ピーク絶対値）が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下であることから、色素増感太陽電池モジュールに含まれる性能の低い太陽電池セルへの逆バイアスの発生が更に抑制される。その結果、色素増感太陽電池モジュールの劣化が更に抑えられる。【００２７】
本発明の第８の局面によれば、太陽電池モジュールの電流−電圧特性の微分特性におけるピーク値の絶対値のうちの最大値に対応する太陽電池モジュールの出力電圧（ピーク電圧）ＶｍａｘがＶｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎ以上であることから、太陽電池モジュールに含まれる性能の低い太陽電池セルへの逆バイアスの発生が更に抑制される。その結果、太陽電池モジュールの劣化が更に抑えられる。【００２８】
本発明の第９の局面によれば、上記第２電圧Ｖ２が上記ピーク電圧Ｖｍａｘよりも大きくなるように設定されているので、太陽電池モジュールに含まれる性能の低い太陽電池セルへの逆バイアスの発生がより確実に抑制される。その結果、色素増感太陽電池モジュールの劣化がより確実に抑えられる。【００２９】
本発明の第１０の局面によれば、太陽電池によって生成される電力を負荷に供給する電源装置とその負荷としての電子デバイスとを備えた電子装置において、本発明の第１から第９の局面と同様の効果が得られる。【００３０】
本発明の第１１の局面によれば、太陽電池によって生成される電力を負荷に供給する電源装置とその負荷としてのビーコン発信機とを備えた電子装置である通信装置において、本発明の第１から第９の局面と同様の効果が得られる。【００３１】
本発明の第１２の局面によれば、表示板と当該表示板に光を照射する光源とを有する看板装置において、太陽電池によって生成される電力を負荷に供給する電源装置とその負荷としてのビーコン発信機とが設けられている。ビーコン発信機を動作させるための電力は、電源装置に含まれる太陽電池モジュールが当該光源から光を照射されることにより生成される。このとき、当該光源からの光による太陽電池モジュールの照度は均一ではなく、太陽電池モジュールにおいて互いに直列に接続された複数の太陽電池セルの間で照度に相違が生じる。しかし、電源装置における太陽電池モジュールの出力電圧が上記のように設定された第２電圧Ｖ２まで低下すると、電源装置からビーコン発信機への電力供給が遮断され、これにより、照度の低い太陽電池セルへの逆バイアスの発生が抑制される。その結果、太陽電池モジュールの劣化が抑えられる。【００３２】
本発明の他の局面の効果については、本発明の上記第１〜第１２の局面の効果および下記実施形態についての説明から明らかであるので、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態に係る電源装置を備える通信装置の構成を示す図である。
【図２】上記第１の実施形態における色素増感太陽電池モジュールの一構成例を示す断面図である。
【図３】上記第１の実施形態に係る電源装置における出力制御回路の動作を説明するための真理値表を示す図（Ａ，Ｂ）である。
【図４】上記第１の実施形態に係る電源装置における出力制御回路の動作を説明するための信号波形図である。
【図５】上記第１の実施形態に係る電源装置（の起動制御回路）の基本的な動作を説明するための、モジュール電圧の時間的変化を示す図である。
【図６】上記第１の実施形態における色素増感太陽電池モジュールにおける単セルのうち平均的な性能を示す単セルの電流−電圧特性を示す図（Ａ）および性能の低い単セルの電流−電圧特性を示す図（Ｂ）である。
【図７】上記第１の実施形態における色素増感太陽電池モジュールの性能保持率の測定結果を示す図である。
【図８】上記第１の実施形態における色素増感太陽電池モジュールの電流−電圧特性を示す図である。
【図９】上記第１の実施形態に係る電源装置の実際の動作例を説明するための、モジュール電圧の時間的変化を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係る電源装置を備える通信装置の構成を示す図である。
【図１１】上記第２の実施形態における色素増感太陽電池モジュールの電気的構成を模式的に示す図である。
【図１２】平均的な性能の単セルのみを含む色素増感太陽電池モジュールの電流−電圧特性を説明するための模式図（Ａ，Ｂ）である。
【図１３】性能の低い単セルを含む色素増感太陽電池モジュールの電流−電圧特性を説明するための模式図（Ａ，Ｂ）である。
【図１４】上記第２の実施形態における第２電圧の設定を説明するために色素増感太陽電池モジュールの電流−電圧特性を模式的に示す図である。
【図１５】色素増感太陽電池モジュールの電流−電圧特性におけるピーク電圧を説明するための図（Ａ，Ｂ，Ｃ）である。
【図１６】上記第２の実施形態における色素増感太陽電池モジュールの性能保持率とピーク電圧および開放電圧と関係を調べるための測定の結果を示す図である。
【図１７】第３の実施形態に係る電源装置を備える通信装置の構成を示す図である。
【図１８】色素増感太陽電池モジュールの枚数を変更した場合のピーク電圧を示す図（Ａ，Ｂ，Ｃ）である。
【図１９】上記第３の実施形態における色素増感太陽電池モジュールの性能保持率とピーク電圧および開放電圧と関係を調べるための測定の結果を示す図である。
【図２０】本開示に係る電源装置を備えた通信装置の応用例としての第１の看板装置の構成を示す平面図（Ａ）および図２０（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図（Ｂ）である。
【図２１】本開示に係る電源装置を備えた通信装置の応用例としての第２の看板装置の構成を示す平面図（Ａ）および図２１（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、各実施形態について説明する。なお以下では、太陽電池として機能する１個の素子を「太陽電池セル」または「単セル」と呼び、互いに電気的に接続された複数個の単セルを樹脂封止等によりパッケージ化したモジュールを「太陽電池モジュール」と呼ぶものとする。ただし、複数枚の太陽電池モジュールが１つの発電部として動作する場合には、それら複数枚の太陽電池モジュールを単に「太陽電池モジュール」ともいう。
【００３５】
＜１．第１の実施形態＞
＜１．１  全体構成＞
図１は、第１の実施形態に係る電源装置を備える通信装置の構成を示す図である。本通信装置は、電源装置４０と、この電源装置４０から電力を供給されて位置確認のための電波を発信するビーコン発信機５０とからなる。電源装置４０は、発電部１０と蓄電部２０と出力制御回路３０とを備えている。蓄電部２０と出力制御回路３０とは起動制御回路４５を構成する。
【００３６】
発電部１０は、互いに直列に接続された２枚の色素増感太陽電池モジュールからなる。図２は、本実施形態における色素増感太陽電池モジュールの一構成例を示す断面図である。１枚の太陽電池モジュールは、互いに直列に接続された５個の単セルを含み、発電部１０は、１０個の単セルを電気的に直列に接続した構成となっている。各単セルは、色素増感太陽電池セルであって透明な絶縁基板１１０上に設けられており、図２に示すように、絶縁基板１１０に形成された透明電極膜１１２の上に、色素を吸収させた金属酸化物半導体としての酸化チタンの層（以下「色素／酸化チタン層」という）１２１、および、電解質を含浸させた多孔性絶縁層（以下「電解質／多孔性絶縁層」という）１２２を順に積層し、その電解質／多孔性絶縁層１２２の上に別の電極膜１１３が形成された構成となっている。色素／酸化チタン層１２１および電解質／多孔性絶縁層１２２の側面には封止層１１４が形成され、各単セルは封止層１１４によって隣接の単セルと区切られている。また、各単セルの透明電極膜１１２，電極膜１１３のうち絶縁基板１１０上に形成された透明電極膜１１２は、封止層１１４に沿って形成された透明電極膜によって、隣接の単セルの電解質／多孔性絶縁層１２２上に形成された電極膜１１３と電気的に接続されている。これにより、１つの太陽電池モジュールを構成する５個の単セルは互いに直列に接続されている。さらに、このような構成の５個の単セルの上面はカバー材１１６で覆われている。
【００３７】
なお、本実施形態における太陽電池モジュール１０の構造は、図２に示した構造に限定されるものではなく、単セルとしての色素増感太陽電池セルを複数個含みそれらが互いに電気的に直列に接続された構成であれば他の構造を有していてもよく他の材料を使用してもよい。
【００３８】
発電部１０の出力端には蓄電部２０が接続されており、蓄電部２０は、発電部１０から出力される電力を受け取ることにより電気エネルギーを一時的に蓄える。本実施形態では、蓄電部２０は６個のタンタルコンデンサ（１個のタンタルコンデンサの容量は例えば１５００μＦ）を並列に接続した構成となっている（以下では説明の便宜上、並列に接続された６個のタンタルコンデンサを「コンデンサＣｓ」で表すものとする）。このような蓄電部２０のコンデンサＣｓの充放電により、太陽電池モジュールにおける照度変化による発電電力の増減や負荷としてのビーコン発信機５０での消費電力の増減が補償され、電源装置４０の出力電圧が安定化される。特に、負荷としてのビーコン発信機５０の起動時に要する電力の補完に蓄電部２０は有効である。なお、電源装置４０から電力を供給すべき負荷によっては蓄電部２０が不要である場合（例えば、太陽電池モジュールにおける照度変化による発電電力の増減が負荷への電力供給に直接的に反映されても問題がない場合等）も考えられる。このような場合には、蓄電部２０を設けずに、太陽電池モジュール１０の出力電圧Ｖｓｍがそのまま出力制御回路３０に与えられるようにしてもよい。
【００３９】
なお、蓄電部２０は、上記構成に限定されず、発電部１０で生成される電力を一時期に蓄積できるものであれがよく、上記コンデンサＣｓに代えて、例えばリチウムポリマー電池等の２次電池を蓄電部２０として使用してもよい。また、２次電池に代えてコイン電池等の１次電池を使用してもよく、この場合には、電源装置４０を使用する過程で電池交換が必要になるが、コンデンサＣｓや２次電池を使用する場合と同様、ビーコン発信機５０の起動時に要する電力を適切に補完することができる。
【００４０】
出力制御回路３０は、発電部１０からの出力電圧Ｖｓｍを蓄電部２０を介して受け取る。この出力電圧Ｖｓｍは、本実施形態では互いに直列に接続された２枚の太陽電池モジュールにより生成される電圧であるが、以下では、接続される太陽電池モジュールの枚数に拘わらず「モジュール電圧」という。出力制御回路３０は、このモジュール電圧Ｖｓｍを電源装置４０の負荷としてのビーコン発信機５０に電源電圧として供給するか否かを制御するための回路である。すなわち、出力制御回路３０は、電源装置４０から負荷としてのビーコン発信機への電力の供給／遮断を制御するための回路である。
【００４１】
この出力制御回路３０は、ビーコン発信機５０への電力供給を停止している状態において、予め設定された第１電圧Ｖ１よりもモジュール電圧Ｖｓｍが高くなると、ビーコン発信機５０の電力供給を開始し、その後、当該第１電圧Ｖ１よりも低い電圧として予め設定され第２電圧Ｖ２よりもモジュール電圧Ｖｓｍが低くなると、ビーコン発信機５０への電力供給を遮断する。
【００４２】
このために本実施形態では、出力制御回路３０は、図１に示すように、第１電圧Ｖ１を出力する第１定電圧源（これも符号“Ｖ１”で示すものとする）と、第２電圧Ｖ２を出力する第２定電圧源（これも符号“Ｖ２”で示すものとする）と、第１比較器３１と、第２比較器３２と、インバータ３３，３７と、ＲＳフリップフロップ３５と、開閉スイッチ３８とを備えている。第１比較器３１は、モジュール電圧Ｖｓｍを正入力端子に、第１電圧Ｖ１を負入力端子にそれぞれ与えられる。第１比較器３１の出力信号Ｓ１は、インバータ３３で論理反転され、反転セット信号ＳＢとしてＲＳフリップフロップ３５に入力される。第２比較器３２は、モジュール電圧Ｖｓｍを正入力端子に、第２電圧Ｖ２を負入力端子にそれぞれ与えられる。第２比較器３２の出力信号Ｓ２は、反転リセット信号ＲＢとしてＲＳフリップフロップ３５に入力される。ＲＳフリップフロップ３５は、２個のＮＡＮＤゲートを用いて構成されており、その入力信号ＳＢ，ＲＢとその出力信号ＱＢとが図３（Ａ）に示すような関係となるように動作する。ＲＳフリップフロップ３５の出力信号ＱＢは、インバータ３７で論理反転され、開閉制御信号Ｃｐｗとして開閉スイッチ３８に入力される。開閉スイッチ３８は、開閉制御信号Ｃｐｗがハイレベル（Ｈレベル）のときにオン状態となり、開閉制御信号Ｃｐｗがローレベル（Ｌレベル）のときにオフ状態となる。
【００４３】
このような出力制御回路３０は、モジュール電圧Ｖｓｍと第１電圧Ｖ１および第２電圧Ｖ２との大小関係に応じて図３（Ｂ）に示すように動作する。したがって、モジュール電圧Ｖｓｍが、第２電圧Ｖ２よりも低い電圧から第１電圧Ｖ１よりも高い電圧まで変化した後、第２電圧Ｖ２よりも低い電圧まで変化する場合には、第１および第２比較器３１，３２の出力信号Ｓ１，Ｓ２、ＲＳフリップフロップ３５の入力信号ＳＢ，ＲＢおよび開閉制御信号Ｃｐｗは、図４に示すように変化する。その結果、開閉スイッチ３８は、モジュール電圧Ｖｓｍが第２電圧Ｖ２よりも低い電圧から上昇して第１電圧に達した時点で、開閉スイッチ３８がオフ状態からオン状態へと変化し、モジュール電圧Ｖｓｍが第１電圧よりも高い電圧から低下して第２電圧に達するまではオン状態が維持され、モジュール電圧Ｖｓｍが第２電圧Ｖ２に達した時点でオフ状態となる。
【００４４】
＜１．２  電源装置の基本動作＞
図５は、本実施形態に係る電源装置４０の基本動作を説明するための図であり、発電部１０としての太陽電池モジュールに光が照射されている状態（以下「光ＯＮ状態」という）と光が照射されていない状態（以下「光ＯＦＦ状態」という）とが交互に繰り返される場合のモジュール電圧Ｖｓｍの時間的変化を示している。
【００４５】
図５に示す例では、時刻ｔ１（＝５）までは光ＯＦＦ状態であり、時刻ｔ１から時刻ｔ４（＝１０）までは光ＯＮ状態、時刻ｔ４から時刻ｔ８（＝１５）までは光ＯＦＦ状態、時刻ｔ８から時刻ｔ９（＝２０）までは光ＯＮ状態、時刻ｔ９以降は光ＯＦＦ状態である。発電部としての太陽電池モジュール１０への光の照射がこのように変化すると、これに応じてモジュール電圧Ｖｓｍは以下のように変化する。
【００４６】
時刻ｔ１までは、光ＯＦＦ状態であるので、出力制御回路３０における開閉スイッチ３８はＯＦＦ状態であり、負荷としてのビーコン発信機５０には電力が供給されない。
【００４７】
時刻ｔ１〜ｔ２の期間Ｔ１では、発電部１０の太陽電池モジュールが受光し発電することによって、蓄電部２０におけるコンデンサＣｓに電荷が蓄積される。その結果、出力制御回路３０の入力側電圧としてのモジュール電圧Ｖｓｍが上昇し、時刻ｔ２で第１電圧Ｖ１（例えば４．５Ｖ）に達する。これにより、時刻ｔ２において出力制御回路３０は、開閉スイッチ３８をオン状態とし、ビーコン発信機５０への電力供給を開始する。
【００４８】
時刻ｔ２〜ｔ３の期間Ｔ２では、発電部１０からビーコン発信機５０に電力が供給されるが、ビーコン発信機の５０の起動電力のために蓄電部２０のコンデンサＣｓに蓄積されている電荷が消費される。その結果、出力制御回路３０の入力側電圧としてのモジュール電圧Ｖｓｍが低下していく。
【００４９】
時刻ｔ３〜ｔ４の期間Ｔ３では、ビーコン発信機５０の定常消費電力と、発電部１０としての２枚の色素増感太陽電池モジュールによる発電電力とが均衡し、モジュール電圧Ｖｓｍが変化せず一定となる。
【００５０】
時刻ｔ４〜ｔ５の期間Ｔ４では、光ＯＦＦ状態であり、発電部１０としての各太陽電池モジュールが発電しない。その結果、蓄電部２０のコンデンサＣｓにおける蓄積電荷が消費されてモジュール電圧Ｖｓｍが低下し、時刻ｔ５においてモジュール電圧Ｖｓｍが第２電圧Ｖ２に達する。これにより、時刻ｔ５において出力制御回路３０は、ビーコン発信機５０への電力供給を遮断する。
【００５１】
時刻ｔ５〜ｔ６の期間Ｔ５では、ビーコン発信機５０への電力供給の遮断により、ビーコン発信機５０で電力が消費されないので、モジュール電圧Ｖｓｍが瞬間的に上昇し、その後、低下していく。
【００５２】
時刻ｔ６〜ｔ７の期間Ｔ６では、出力制御回路３０内や太陽電池モジュール内での自己放電によって蓄電部２０のコンデンサＣｓにおける蓄積電荷が消費されるので、モジュール電圧Ｖｓｍが引き続き低下し、時刻ｔ７において、蓄電部２０のコンデンサＣｓにおける蓄積電荷が全て放電される。その結果、モジュール電圧Ｖｓｍは略０Ｖとなる。
【００５３】
時刻ｔ７〜ｔ８の期間Ｔ７では、光ＯＦＦ状態であるので、モジュール電圧Ｖｓｍは略０Ｖに維持される。時刻ｔ８において光ＯＮ状態となるので、発電部１０の太陽電池モジュールが発電を再開し、モジュール電圧Ｖｓｍは上昇を開始する。
【００５４】
＜１．３  出力制御回路における第１電圧および第２電圧の設定＞
上記のように本実施形態では、発電部１０としての太陽電池モジュールによる発電によってモジュール電圧Ｖｓｍが上昇して第１電圧Ｖ１に達すると、出力制御回路３０からビーコン発信機５０（負荷）に電力供給が開始され、太陽電池モジュールによる発電の停止または発電量の低下によってモジュール電圧Ｖｓｍが低下して第２電圧Ｖ２に達すると、出力制御回路３０からビーコン発信機５０（負荷）への電力供給が遮断される（Ｖ１＞Ｖ２）。ここで、第１電圧Ｖ１は、電力を供給すべき負荷（本実施形態ではビーコン発信機５０）の特性や用途等に応じて決定される。一方、第２電圧Ｖ２については、発電部１０としての色素増感太陽電池モジュールに含まれる単セルの劣化を防止する観点から適切な値が設定される。以下、この第２電圧Ｖ２の設定につき説明する。
【００５５】
図６（Ａ）は、平均的な色素増感太陽電池セル（単セル）の電流密度ｉと電圧（以下「単セル電圧」という）Ｖｃとの関係（以下「単セルの電流−電圧特性」または「単セルのｉ−Ｖ特性」という）を示し、図６（Ｂ）は、性能が低い色素増感太陽電池セルの電流密度ｉと単セル電圧Ｖｃとの関係（単セルのｉ−Ｖ特性）を示している。太陽電池モジュールを構成する複数個（本実施形態では５個）の単セルに性能が低い単セルが含まれていると、モジュール電圧Ｖｓｍが或る値よりも低いときに、その性能の低い単セルに負の電圧（電池の起電力とは逆方向の電圧）が加わる。すなわち、その性能の低い単セルに対する逆バイアスが発生する。これは以下の理由による。
【００５６】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示される“ｉａ”は、モジュール電圧Ｖｓｍが上記或る値よりも低い値（以下「過小電圧値」という）であるときに太陽電池モジュールに流れる電流を示している（以下この電流ｉａを「過小電圧時電流ｉａ」という）。太陽電池モジュールに含まれる複数個の単セルは互いに直列に接続されているので、太陽電池モジュールに過小電圧時電流ｉａが流れる場合には、その太陽電池モジュールおける各単セルにもその過小電圧時電流ｉａが流れる。図６（Ａ）に示すように、平均的な性能の単セルに過小電圧時電流ｉａが流れる場合の単セル電圧（図６（Ａ）に示す動作点ＯＰａに対応する単セル電圧）Ｖａが正電圧であっても、性能が低い単セルに同じ過小電圧時電流ｉａが流れると、そのときの単セル電圧Ｖｂ（動作点ＯＰｂに対応する単セル電圧Ｖｂ）は、図６（Ｂ）に示すように負電圧となる。
【００５７】
色素増感太陽電池モジュールにおいて、このように負電圧が加わる単セルでは、色素脱離等を伴う劣化が引き起こされる。そこで、モジュール電圧Ｖｓｍが低下するときにビーコン発信機５０（負荷）への電力供給を遮断する電圧である第２電圧Ｖ２を、このような負電圧印加（逆バイアス）による単セルの劣化によって太陽電池モジュールとしての性能が劣化しないように設定すべきである。以下、本実施形態における第２電圧Ｖ２の具体的な設定について説明する。
【００５８】
＜１．４  第２電圧の設定のための測定＞
本願発明者は、上記観点から適切な第２電圧Ｖ２の設定方法を見いだすために、次のような測定を行った。すなわち本測定では、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源としたソーラシミュレータで、図１に示すようにビーコン発信機５０を負荷として本実施形態における発電部１０の太陽電池モジュールに光を照射し、その照度が３０００ｌｘとなるようにＬＥＤの発光強度を調整した。このような評価環境の下で、上記実施形態における構成において第２電圧Ｖ２を１．５Ｖ，１．２Ｖ，２．５Ｖにそれぞれ設定したものをそれぞれ実施例１、実施例２、実施例３とし、これらの実施例における電源装置４０の最大出力を測定し、次式で定義される性能保持率Ａを測定結果として求めた。
Ａ＝１００×Ｐ２／Ｐ１  …（１）
ここで、Ｐ１はその測定前の最大出力であり、Ｐ２は測定開始から６ヶ月後の最大出力である。なお、本実施形態において使用されるビーコン発信機５０は特に限定されないが、本測定では、ＢＬＥ（Bluetooth(登録商標) Low Energy）規格に準拠した、ブレイブリッジ（Braveridge）社（所在地：日本国福岡県福岡市西区周船寺３−２７−２）で製造されたビーコン発信機を使用した（後述の他の実施形態についての測定においても同様）。
【００５９】
上記のような測定により図７に示すような結果が得られた。図７では、本実施形態の構成において第２電圧Ｖ２を１．０Ｖに設定したものを比較例とし、この比較例についての測定結果も共に示されている。図７に示されるように、第２電圧Ｖ２を１．５Ｖ，１．２Ｖ，２．５Ｖにそれぞれ設定した実施例１、実施例２、実施例３では、性能保持率Ａは、それぞれ９８％、９７％、９９％であり、発電部１０の太陽電池モジュールはほとんど劣化していない。これに対し、第２電圧Ｖ２を１．０Ｖに設定した比較例１では、性能保持率Ａは８５％であり、発電部１０としての太陽電池モジュールの劣化が観察された。
【００６０】
図７に示される測定結果からわかるように、本実施形態では、第２電圧Ｖ２を１．２Ｖ以上の値に設定すれば、実用上は十分な性能保持率が得られる。既述のように本実施形態では、発電部１０は２枚の太陽電池モジュールからなり、互いに直列に接続された５個の単セルによって１枚の太陽電池モジュールが構成されるので、発電部１０において直列に接続される単セルの個数（以下「直列数」という）Ｎは１０である。したがって、より一般的には、第２電圧Ｖ２［Ｖ］を次式で示される値に設定すれば、実用上は十分な性能保持率が得られる。
Ｖ２≧０．１２×Ｎ［Ｖ］  …（２）
ただし、Ｖ２＜Ｖ１であり、負荷としてのビーコン発信機５０への電力供給の遮断はできるだけ回避すべきであるので、第２電圧Ｖ２は、上記式（２）を満たす範囲で小さな値に設定するのが好ましい。
【００６１】
＜１．５  動作例＞
本実施形態における発電部１０は２枚の色素増感太陽電池モジュールからなる。図８は、このような発電部１０の各太陽電池モジュールを流れる電流の密度ｉ（＝各単セルを流れる電流の密度）と発電部１０の出力電圧であるモジュール電圧Ｖｓｍと関係（以下「発電部の電流−電圧特性」または「太陽電池モジュールの電流−電圧特性」または「太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性」という）を示している。本実施形態では、このような太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性に対し、第１電圧Ｖ１として例えば４．５Ｖが、第２電圧Ｖ２として例えば１．２Ｖがそれぞれ設定されている。
【００６２】
図９は、このような構成の本実施形態に係る電源装置の実際の動作例を説明するための図であり、モジュール電圧Ｖｓｍが照度環境の変化に伴って変化する様子を示している。
【００６３】
図９に示す動作例では、時刻ｔ＝０において、モジュール電圧Ｖｓｍは略０Ｖであり、負荷としてのビーコン発信機５０に電力が供給されていない状態（以下「Ｂ−ＯＦＦ状態」という）となっている。その後、発電部１０の各太陽電池モジュールに光が照射されて十分な照度が得られている状態（以下「十分な照度状態」という）になると、モジュール電圧Ｖｓｍが上昇し、第１電圧Ｖ１に達した時点で、電源装置４０からビーコン発信機５０への電力供給が開始される（以下、電源装置４０からビーコン発信機５０に電力が供給されている状態を「Ｂ−ＯＮ状態」という）。その後、ビーコン発信機５０の定常消費電力と発電部１０における発電電力とが均衡し、モジュール電圧Ｖｓｍが変化せず一定となる。
【００６４】
その後、人影等によって各太陽電池モジュールにおける照度が低下した状態（以下「低い照度状態」という）になると、Ｂ−ＯＮ状態で発電部１０における発電電力が減少するので、モジュール電圧Ｖｓｍが低下していく。モジュール電圧Ｖｓｍが第２電圧Ｖ２まで低下すると、電源装置４０からビーコン発信機５０への電力供給が遮断されてＢ−ＯＦＦ状態となる。その結果、モジュール電圧Ｖｓｍが上昇を開始する。モジュール電圧Ｖｓｍが第１電圧Ｖ１まで上昇すると、電源装置４０からビーコン発信機５０への電力供給が開始されてＢ−ＯＮ状態となり、この電力供給に応じてモジュール電圧Ｖｓｍが低下していく。モジュール電圧Ｖｓｍが第２電圧Ｖ２まで低下すると、電源装置４０からビーコン発信機５０への電力供給が遮断されてＢ−ＯＦＦ状態となる。このようにして低い照度状態である間、モジュール電圧Ｖｓｍは第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の間で上昇と下降を交互に繰り返し、それに応じてＢ−ＯＦＦ状態とＢ−ＯＮ状態とが交互に繰り返される。
【００６５】
その後、十分な照度状態になると、ビーコン発信機５０の定常消費電力と発電部１０における発電電力とが均衡した状態へと移行し、モジュール電圧Ｖｓｍが変化せず一定となる。
【００６６】
＜１．６  効果＞
上記の動作からわかるように、本実施形態によれば、人影等で照度が低下し、発電部１０の太陽電池モジュールによる発電電力がビーコン発信機５０による消費電力よりも少なくなることによってモジュール電圧Ｖｓｍが低下するときには、モジュール電圧Ｖｓｍが第２電圧まで低下した時点で電源装置４０からビーコン発信機５０への電力供給が遮断される。このため、発電部１０の太陽電池モジュールにおける性能の低い単セルへの負電圧の印加（図６（Ｂ））が抑制される。これにより、太陽電池モジュールの劣化を防止することができ、高い性能保持率（長い性能保持時間）を得ることができる（図７参照）。なおビーコン発信機は、自動車等の移動体や携帯電話等の利用者が現在位置を知ることができるように位置確認のための電波を発信するものであり、間欠的な動作であっても位置情報を提供することができる。
【００６７】
＜２．第２の実施形態＞
＜２．１  全体構成および動作＞
図１０は、第２の実施形態に係る電源装置とその負荷としてのビーコン発信機５０とを備える通信装置の構成を示す図である。本実施形態に係る電源装置４０は、上記第１の実施形態と同様（図１参照）、色素増感太陽電池セルを用いた発電部１０と、コンデンサＣｓにより実現される蓄電部２０と、出力制御回路３０とを備えている。蓄電部２０と出力制御回路３０とは起動制御回路４５を構成する。発電部１０として２枚の太陽電池モジュールが使用されている上記第１の実施形態とは異なり、本実施形態における発電部１０で使用される太陽電池モジュールは１枚のみである。この太陽電池モジュールは、第１の実施形態と同様、互いに直列に接続された５個の色素増感太陽電池セル（単セル）で構成されている。このような構成では、発電部１０から出力されるモジュール電圧Ｖｓｍは、上記第１の実施形態におけるモジュール電圧Ｖｓｍの略１／２となる。このため本実施形態に係る電源装置４０では、発電部１０から蓄電部２０および出力制御回路３０を介して出力されるモジュール電圧Ｖｓｍのレベルをビーコン発信機５０の動作に必要な電圧レベルに昇圧するための昇圧コンバータ４７を備えている。本実施形態における他の構成は上記第１の実施形態と同様であるので、同一または対応する部分に同一の参照符号を付して詳しい説明を省略する。
【００６８】
なお本実施形態では、発電部１０の太陽電池モジュールの枚数を２枚から１枚に減らしているので、ビーコン発信機５０の動作によって太陽電池モジュールに加わる負荷が大きくなっている。すなわち、上記第１の実施形態に比べ、逆バイアスとなる単セル（負電圧が印加される単セル）が生じやすくなっている。
【００６９】
本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、モジュール電圧Ｖｓｍが上昇して第１電圧Ｖ１に達すると電源装置４０からビーコン発信機５０への電力供給が開始され、その後、モジュール電圧Ｖｓｍが低下して第２電圧Ｖ２に達すると電源装置４０からビーコン発信機５０への電力供給が遮断される。しかし本実施形態では、発電部１０で使用されている太陽電池モジュールは１枚のみであって直列数Ｎ＝５であることから、出力制御回路３０において第１電圧Ｖ１が２．３Ｖに設定され、第２電圧Ｖ２が上記式（２）より０．６Ｖに設定されている。昇圧コンバータ４７は、このような第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２の設定に対し出力電圧Ｖｏｕｔが３．０Ｖとなるように構成されている。
【００７０】
本実施形態に係る電源装置４０の動作は、モジュール電圧Ｖｓｍの値が異なるものの、昇圧コンバータ４７の動作を除き基本的には上記第１の実施形態と同様であるので、詳しい説明を省略する（図４、図５、図９参照）。
【００７１】
＜２．２  第２電圧の設定＞
以下、本実施形態における第２電圧Ｖ２の設定方法について説明する。
図１１は、本実施形態における発電部１０を構成する太陽電池モジュールの電気的構成を模式的に示す図である。図１１に示すように、発電部１０としての太陽電池モジュールに含まれる５個の単セル（色素増感太陽電池セル）ＵＣ１〜ＵＣ５は直列に接続されている。このため、発電部１０から出力される電流Ｉは、各単セルＵＣｉを流れる電流と同一であり、発電部１０の出力電圧としてのモジュール電圧Ｖｓｍは、各単セルＵＣｉの電圧である単セル電圧Ｖｃｉの和である（ｉ＝１〜５）。すなわち、
Ｖｓｍ＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４＋Ｖｃ５  …（３）
である。したがって、各単セルＵＣｉのｉ−Ｖ特性が図１２（Ａ）に示すような特性である場合、発電部１０としての太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性は、図１２（Ｂ）に示すような特性となる。この発電部１０から負荷（本実施形態ではビーコン発信機）に電力が供給されるときのモジュール電圧Ｖｓｍの値によって図１２（Ｂ）に示すｉ−Ｖ特性における動作点ＯＰが決まり、この動作点ＯＰに対応する電流が負荷に流れる。
【００７２】
図１３（Ａ）は、太陽電池モジュールを構成する単セルＵＣ１〜ＵＣ５のうちいずれか１つの性能が低い場合（この例では単セルＵＣ３の性能が低い）の各単セルＵＣｉのｉ−Ｖ特性を示しており、このとき発電部１０としての太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性は、図１３（Ｂ）に示すような階段状の特性となる。なお、太陽電池モジュールに含まれる単セルＵＣ１〜ＵＣ５のうち性能の低い単セルがいずれであっても、性能の低い単セルが１個含まれている場合、太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性は、図１３（Ｂ）に示すような特性となる。ただし、図１３（Ｂ）に示される特性曲線は、性能の低い単セルを含む太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性の特徴が分かり易いように階段形状が強調されたものとなっている。ここで、太陽電池モジュールを構成する単セルＵＣ１〜ＵＣ５における照度が不均一になった場合、太陽電池モジュールを構成する１以上の単セルが十分な電流を出力できない問題が生じ得る。
【００７３】
図１３（Ｂ）のｉ−Ｖ特性を有する太陽電池モジュールで構成される発電部１０が、図１３（Ｂ）に示される動作点ＯＰで動作する場合、その動作点ＯＰに対応する電流（以下「動作電流Ｉａ」という）が各単セルＵＣｉに流れる（ｉ＝１〜５）。既述の図６（Ａ）、図６（Ｂ）からわかるように、同一の動作電流Ｉａが流れても、動作点ＯＰに対応するモジュール電圧Ｖｓｍが低い場合には、太陽電池モジュールにおける単セルＵＣ１〜ＵＣ５のうち性能の低い単セルＵＣ３のみが逆バイアスとなる。この性能の低い単セルＵＣ３は、逆バイアスの状態が継続すると劣化するので、これを抑制するように第２電圧Ｖ２が設定される。
【００７４】
図１４は、このような本実施形態における第２電圧Ｖ２の設定を説明するために、図１３（Ｂ）に示す太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性をより詳細に示したものである。図１４に示されるように、性能の低い１個の単セルを含む太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性（を示す曲線）には、少なくとも２つの変曲点Ｐｉｆ１，Ｐｉｆ２が存在する。変曲点Ｐｉｆ１に対応するモジュール電圧Ｖｓｍ＝Ｖｉｆ１は、変曲点Ｐｉｆ２に対応するモジュール電圧Ｖｓｍ＝Ｖｉｆ２よりも高いものとする（Ｖｉｆ１＞Ｖｉｆ２）。ここで、既述の図６（Ｂ）および図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）を考慮すると、性能の低い単セルへの逆バイアスを防止可能な最も低い電圧は、モジュール電圧Ｖｉｆ２よりも高い。したがって、太陽電池モジュールにおける性能の低い単セルの劣化を抑制するために、第２電圧Ｖ２を、変曲点Ｐｉｆ２に対応するモジュール電圧Ｖｉｆ２の近傍の値であって当該電圧Ｖｉｆ２よりも高い値に設定すべきである。すなわち第２電圧Ｖ２を、太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性の変曲点に対応するモジュール電圧のうち２番目に高いモジュール電圧Ｖｉｆ２の近傍の値であって当該電圧Ｖｉｆ２よりも高い値に設定すべきである。なお、本実施形態のように発電部１０として色素増感太陽電池モジュールが使用される場合、このような第２電圧Ｖ２の設定は、既述の式（２）に対応するものと考えられる。
【００７５】
＜２．３  太陽電池モジュールの評価のための測定＞
次に、第１電圧Ｖ１として２．３Ｖが第２電圧Ｖ２として０．６Ｖがそれぞれ設定された本実施形態に係る電源装置４０において、発電部１０を構成する太陽電池モジュールが個体として異なるもの（以下これらを「実施例４」〜「実施例１０」という）につき、ＬＥＤ式ライトを用いて電源装置４０の最大出力を測定し、既述の式（１）で定義される性能保持率Ａを測定結果として求めた。これらの測定では、それぞれの太陽電池モジュールにおいて約５０００ｌｘの照度が得られるようにＬＥＤ式ライトによる５分間の点灯と５分間の消灯とを交互に繰り返した。
【００７６】
図１５（Ａ）は、本測定の対象とした実施例４における太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性および当該ｉ−Ｖ特性の微分特性を示し、図１５（Ｂ）は、本測定の対象とした実施例５における太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性および当該ｉ−Ｖ特性の微分特性を示し、図１５（Ｃ）は、本測定の対象とした比較例における太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性および当該ｉ−Ｖ特性の微分特性を示している。ここで、「ｉ−Ｖ特性の微分特性」とは、モジュール電圧Ｖｓｍと太陽電池モジュールを流れる電流の密度ｉのモジュール電圧による微分値ｄｉ／ｄＶとの関係を示す特性をいう。すなわち、ｉ−Ｖ特性の微分特性は、当該ｉ−Ｖ特性を示す曲線の傾き（ｄｉ／ｄＶ）のモジュール電圧Ｖｓｍによる変化を示している。以下では、ｉ−Ｖ特性の微分特性を「ｉ−Ｖ微分特性」ともいう。なお、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すｉ−Ｖ微分特性には、第１電圧Ｖ１＝２．３Ｖや第２電圧Ｖ２＝０．６Ｖに比べて十分に小さい電圧間隔で変化する高周波成分が含まれるが、以下ではこのような高周波成分を無視するものとする。
【００７７】
具体的な「ｉ−Ｖ特性」の微分特性の算出方法は下記の通りである。
はじめに、モジュール電圧Ｖｓｍを−０．１Ｖから３．９Ｖまで０．００５Ｖ間隔で変化させた時の電流密度ｉを計測し、ｉ−Ｖ特性を求める。次に、微分特性を求める際には、計測された電流密度ｉの計測誤差により発生するノイズを低減するために、所定のモジュール電圧Ｖｓｍにおける微分値ｄｉ／ｄＶの算出には、当該モジュール電圧Ｖｓｍの前後５点の電流密度ｉの平均値を用いる。この点につき、一例として、Ｖｓｍが１．０００Ｖのときの微分値ｄｉ／ｄＶの算出方法について具体的に説明する。
【００７８】
まず、モジュール電圧Ｖｓｍが０．９９５Ｖであるときの電流密度ｉの平均値（０．９９５Ｖにおける平均電流密度）として、モジュール電圧Ｖｓｍが０．９７５Ｖ、０．９８０Ｖ、０．９８５Ｖ、０．９９０Ｖ、０．９９５Ｖ、１．０００Ｖ、１．００５Ｖ、１．０１０Ｖ、１．０１５Ｖのときの電流密度ｉを示す９個の値の平均値を求め、同様にして、モジュール電圧Ｖｓｍが１．０００Ｖであるときの電流密度ｉの平均値（１．０００Ｖにおける平均電流密度）を求める。次に、求めた「１．０００Ｖにおける平均電流密度」から「０．９９５Ｖにおける平均電流密度」を差し引くことにより電流密度差分Δｉを求め、この電流密度差分Δｉを１．０００Ｖと０．９９５Ｖとの電圧差分ΔＶである０．００５Ｖで除算することによって、微分値ｄｉ／ｄＶを算出する。
【００７９】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）において、矢印は、それぞれのｉ−Ｖ微分特性におけるピークのうちピーク値の絶対値が最大となるピークを指している。以下、このピークを「最大微分ピーク」といい、この最大微分ピークに対応するモジュール電圧Ｖｓｍを「ピーク電圧Ｖｍａｘ」といい、この最大微分ピークにおける微分値ｄｉ／ｄＶを「最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘ」という。ここで「ピーク」とは、ｉ−Ｖ微分特性においてｄｉ／ｄＶが極大または極小となる点をいい、「ピーク値」とは、ｉ−Ｖ微分特性における極大値または極小値をいう。図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すｉ−Ｖ微分特性における最大微分ピークは、当該ｉ−Ｖ特性における変曲点のうち対応するモジュール電圧Ｖｓｍが２番目に大きい変曲点に対応している（図１４に示すｉ−Ｖ特性における変曲点Ｐｉｆ２参照）。
【００８０】
図１６は、本実施形態についての上記測定の結果を示す図である。図１６において、Ｎは、発電部１０における直列数すなわち発電部１０において互いに直列に接続されている単セルの個数であり、“Ｖｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎ”における“（Ｎ−３）／Ｎ”は、太陽電池モジュールに性能の低い単セルが含まれることによる逆バイアスの影響を考慮するための比率である。なお本実施形態ではＮ＝５である。
【００８１】
図１６に示す測定結果より以下の知見が得られる。
（知見１）実施例４〜１０の測定結果より、最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下のときに性能保持率Ａは９３％以上である。一方、比較例２〜６の測定結果より、最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が９．７×１０-3以上のときに性能保持率Ａは８９％以下である。したがって、最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下であれば、色素増感太陽電池モジュールの劣化を抑制することができる。
【００８２】
（知見２）実施例５〜９の測定結果より、最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下で、かつ、ピーク電圧Ｖｍａｘが“Ｖｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎ”以上であるときに、性能保持率Ａは９６％以上である。したがって、最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下で、かつ、ピーク電圧Ｖｍａｘが“Ｖｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎ”以上であるときに、色素増感太陽電池モジュールの劣化を更に抑制することができる。
【００８３】
上記知見を実際に利用するには、例えば、製造された太陽電池モジュールの中から上記（知見１）、（知見２）に示される条件を満たす太陽電池モジュールを選択して発電部１０で使用するのが好ましい。
【００８４】
＜２．４  効果＞
上記のような本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様、発電部１０としての太陽電池モジュールにおける照度の低下によりモジュール電圧Ｖｓｍが第２電圧Ｖ２まで低下すると、電源装置４０から負荷としてのビーコン発信機５０への電力供給が遮断される。本実施形態では、この第２電圧Ｖ２は、太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性の変曲点に対応するモジュール電圧のうち２番目に高いモジュール電圧Ｖｉｆ２よりも高い値に設定されている（図１４参照）。これにより、太陽電池モジュールに含まれる性能の低い単セルへの逆バイアスを抑えることで太陽電池モジュールの劣化をより確実に抑制し、高い性能保持率を得ることができる。
【００８５】
また本実施形態において、最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下である色素増感太陽電池モジュールを発電部１０で使用することにより、その色素増感太陽電池モジュールにおける劣化を抑制することができる。さらに、最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下で、かつ、ピーク電圧Ｖｍａｘが“Ｖｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎ”以上である色素増感太陽電池モジュールを発電部１０で使用することにより、その色素増感太陽電池モジュールにおける劣化を更に抑制することができる。
【００８６】
＜３．第３の実施形態＞
＜３．１  全体構成および動作＞
図１７は、第３の実施形態に係る電源装置とその負荷としてのビーコン発信機５０とを備える通信装置の構成を示す図である。本実施形態に係る電源装置４０は、上記第２の実施形態と同様（図１参照）、色素増感太陽電池セルを用いた発電部１０と、コンデンサＣｓにより実現される蓄電部２０と、出力制御回路３０とを備えている。蓄電部２０と出力制御回路３０とは起動制御回路４５を構成する。発電部１０として１枚の太陽電池モジュールが使用されていた上記第２の実施形態とは異なり、本実施形態における発電部１０で使用される太陽電池モジュールの枚数（以下「使用モジュール数」という）は１枚から３枚の範囲で変更可能となっている。これに対応して本実施形態に係る電源装置４０は、上記第２の実施形態における昇圧コンバータ４７に代えて昇降圧コンバータ４８を備えている。なお使用モジュール数は、本実施形態では１枚から３枚の範囲であるが、４枚以上であってもよい。
【００８７】
本実施形態では、使用モジュール数が１枚である場合（直列数Ｎ＝５の場合）には、第１電圧Ｖ１が２．３Ｖに設定されると共に第２電圧Ｖ２が上記式（２）より０．６Ｖに設定され、使用モジュール数が２枚である場合（直列数Ｎ＝１０の場合）には、第１電圧Ｖ１が４．５Ｖに設定されると共に第２電圧Ｖ２が上記式（２）より１．２Ｖに設定され、使用モジュール数が３枚である場合（直列数Ｎ＝１５の場合）には、第１電圧Ｖ１が７．０Ｖに設定されると共に第２電圧Ｖ２が上記式（２）を考慮して２．０Ｖに設定される。また昇降圧コンバータ４８は、このような使用モジュール数による第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２の設定値の相違に対応可能に構成されており、使用モジュール数に拘わらず、３．０Ｖの電圧Ｖｏｕｔを出力してビーコン発信機５０に与える。
【００８８】
本実施形態に係る電源装置４０の動作は、モジュール電圧Ｖｓｍの値が異なるものの、昇降圧コンバータ４８の動作を除き基本的には上記第１の実施形態と同様であるので、詳しい説明を省略する（図４、図５、図９参照）。
【００８９】
＜３．２  太陽電池モジュールの評価のための測定＞
次に、第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２が使用モジュール数に応じて上記のように設定された本実施形態に係る電源装置４０において、使用モジュール数が１枚（Ｎ＝５）で、使用される太陽電池モジュールが個体として異なるものを、上記第２の実施形態における実施例５〜９と同一とし、使用モジュール数が２枚（Ｎ＝１０）で、使用される太陽電池モジュールが個体として異なるものを実施例１１，１２とし、使用モジュール数が３枚（Ｎ＝１５）で、使用される太陽電池モジュールが個体として異なるものを実施例１３，１４として、上記第２の実施形態における測定と同じ照射条件の下で本実施形態に係る電源装置４０の最大出力を測定し、既述の式（１）で定義される性能保持率Ａを測定結果として求めた（ただし、実施例５〜９については上記第２の実施形態と測定条件が同一であるので再度の測定を行わず、上記第２の実施形態における測定結果を流用している）。
【００９０】
図１８（Ａ）は、使用モジュール数が１枚（Ｎ＝５）の場合（具体的には実施例５）における発電部１０のｉ−Ｖ微分特性を示し、図１８（Ｂ）は、使用モジュール数が２枚（Ｎ＝１０）の場合における発電部１０のｉ−Ｖ微分特性を示し、図１８（Ｃ）は、使用モジュール数が３枚（Ｎ＝１５）の場合における発電部１０のｉ−Ｖ微分特性を示している。図１８（Ａ）〜（Ｃ）において、矢印は、それぞれのｉ−Ｖ微分特性における最大微分ピークを指している。なお、発電部１０として使用される太陽電池モジュールにおける単セルは全て同等のｉ−Ｖ特性を有しているべきであり、実際の電源装置４０では、発電部１０として使用される太陽電池モジュールの単セルは、ほぼ均一な性能を得ようとするなかで、異物混入などによりこれらの単セルの１個程度には低い性能が認められる。図１８（Ａ）〜（Ｃ）に示されるｉ−Ｖ微分特性から本願発明者は、このことを前提とすると、ピーク電圧Ｖｍａｘと発電部１０の開放電圧Ｖｏｃとの間には所定の相関関係が存在することを見いだした。
【００９１】
図１９は、本実施形態における実施例５〜９，１１〜１４についての上記測定の結果を示す図である。図１９において、Ｎは発電部１０における直列数あり、Ｎ＝５，１０，１５は、それぞれ、使用モジュール数が１枚，２枚，３枚であることに対応する。上記相関関係は、図１９に示される開放電圧ＶｏｃとＶｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎとの関係に現れている。すなわち、第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２（特に第２電圧Ｖ２）が適切に設定されているものとすると、ピーク電圧ＶｍａｘがＶｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎより大きい場合には性能保持率Ａが９５％以上であって十分に高い。これは、この場合には発電部１０としての太陽電池モジュールに含まれる単セルのうち性能の低い単セルは１個のみであることに対応すると考えられる。また、この場合に該当する実施例５〜９，１１〜１４は、いずれも、上記第２の実施形態における測定結果（図１６）から得られる必要条件の１つ、すなわち“最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下である”という条件を満たしている。一方、上記第２の実施形態における測定結果（図１６）のうち実施例４および実施例１０については、最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下であるが、ピーク電圧ＶｍａｘはＶｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎよりも小さい。これは、発電部１０としての太陽電池モジュールに含まれる単セルのうち性能の低い単セルは２個以上であるか、１個であっても性能低下の程度が大きいことに対応するものと考えられる。
【００９２】
上記知見を実際に利用するには、例えば、発電部１０に使用すべき１枚の太陽電池モジュールまたは互いに直列に接続された複数枚の太陽電池モジュールにつき、“最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下である”という条件と共に、“ピーク電圧ＶｍａｘがＶｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎよりも大きい”という条件を満たすか否かを判定し、両条件を満たさない場合には、使用すべき１枚または複数枚の太陽電池モジュールのうちの少なくとも１枚は不良品として交換することが考えられる。
【００９３】
＜３．３  効果＞
上記のような本実施形態によれば、発電部１０として複数枚の太陽電池モジュールを使用する場合であっても、“最大微分ピーク値（ｄｉ／ｄＶ）ｍａｘの絶対値が６．９×１０-3ｍＡ／（ｃｍ2・Ｖ）以下である”という条件を満たすと共に“ピーク電圧ＶｍａｘがＶｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎよりも大きい”という条件を満たす構成とすることにより、上記第２の実施形態と同様、発電部１０としての色素増感太陽電池モジュールの劣化を十分に抑制し、高い性能保持率を実現することができる。
【００９４】
＜４．応用例＞
次に、本開示に係る電源装置を備えた通信装置の応用例として、当該通信装置を組み込んだ看板装置について説明する。
【００９５】
＜４．１  第１の看板装置＞
図２０は、本開示に係る電源装置を備えた通信装置の応用例としての第１の看板装置の構成を示しており、図２０（Ａ）はこの看板装置の内部を示す平面図であり、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。本看板装置は、内照式の看板装置であって、底面板２０１と側面フレーム２０３と光拡散材料からなる上面板としての表示板２０５とから構成される扁平な直方体状の筐体を有し、底面板２０１には光源としてのＬＥＤ２１０の列が複数（本実施形態では４列）配置されている。なお、これらのＬＥＤ２１０の駆動回路および電源回路ならびにそれらの間の配線は図示を省略している。
【００９６】
また、図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）に示すように、本看板装置は、底面板２０１におけるＬＥＤ２１０の列間に取り付けられた発電部としての３個の色素増感太陽電池モジュール２２０と、それらの太陽電池モジュール２２０に電気的に接続された起動制御回路４５と、ビーコン発信機５０とを備えており、起動制御回路４５とビーコン発信機５０との間には必要に応じて昇圧コンバータまたは昇降圧コンバータが設けられる（図１０、図１７参照）。図２０（Ａ）に示す起動制御回路４５は、図１に示した蓄電部２０および出力制御回路３０からなる起動制御回路４５と同様の構成を有している。このようにして、本看板装置は、上記各実施形態に係る電源装置４０のいずれかとビーコン発信機５０とを備えた通信装置を内蔵する構成となっている。
【００９７】
本看板装置において、発電部１０としての太陽電池モジュール２２０から出力される電力は起動制御回路４５を介してビーコン発信機５０に与えられ、この電力によってビーコン発信機５０が動作する。起動制御回路４５における出力制御回路は、既述のように、第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２に基づきモジュール電圧Ｖｓｍに応じてビーコン発信機５０への電力供給の開始／遮断を制御する。これにより、上記各実施形態と同様、太陽電池モジュールに性能の低い単セルが含まれていることによる当該太陽電池モジュール２２０の劣化が抑制される。
【００９８】
このような看板装置では、太陽電池モジュール２２０はＬＥＤ２１０からの光を直接または間接に受光可能に配置されているが、太陽電池モジュール２２０に含まれる各単セルと光源としてのＬＥＤ２１０との位置関係は単セルによって異なり、その結果、太陽電池モジュール２２０における照度は均一ではなく、単セルによって照度が異なる。このため、太陽電池モジュール２２０において互いに直列に接続された単セルに性能の低い単セルが含まれていない場合、すなわち全ての単セルが略同一の性能を有している場合であっても、照度の低い単セルのｉ−Ｖ特性が他の単セルのｉ−Ｖ特性よりも悪くなる。その結果、太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性は、性能の低い単セルが含まれている場合と同様、図１３（Ｂ）および図１４に示すような階段状の特性となる。しかし本看板装置では、上記各実施形態におけるように、第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２に基づきモジュール電圧Ｖｓｍに応じてビーコン発信機５０への電力供給の開始／遮断を制御されるので（図４、図９参照）、太陽電池モジュール２２０における照度が均一でないことに起因する当該太陽電池モジュールの劣化を抑制することができる。なお、ＬＥＤ２１０からの光を間接に受光可能とは、ＬＥＤ２１０の光が側面フレーム２０３や表示板２０５などの看板装置の内部で反射された反射光また散乱光を受光することができることである。
【００９９】
したがって本看板装置によれば、それに内蔵されるビーコン発信機５０を長期間、良好に動作させることができる。例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波が届かないような地下街等においても、本看板装置が設けられていれば、ＧＰＳ機能を有する携帯電話やスマートフォンの利用者は、本看板装置内のビーコン発信機５０から電波を携帯電話等で受信して現在位置を知ることができる。また、本看板装置によれば、看板装置の照明に利用される光源を有効活用し、本看板装置内のビーコン発信機５０を起動させるので、ビーコン発信機を起動するための別途の電源が不要になり、省エネルギー化に貢献する。さらに、ビーコン発信機５０を本看板装置内に設けることにより、地下街等において別途発信機、該発信機を起動するための電源及び配線を設ける必要がなくなり、省スペース化することができる。また、表示板２０５の内側に設けることで太陽電池モジュール２２０やビーコン発信機５０を隠すことができ、本看板装置のデザイン性（意匠性）や設置環境のデザイン（外観）を損なうこともなく、ビーコン発信機５０を設置することができる。
【０１００】
なお、本看板装置に内蔵されたビーコン発信機５０の動作のための電力の生成には色素増感太陽電池モジュールが使用されており、その発電特性は照度に対する依存性が小さい。このため、本応用例のように看板装置内の光源からの光を利用する場合であっても、実用上は十分な電力を得ることができる。
【０１０１】
＜４．２  第２の看板装置＞
図２１は、本開示に係る電源装置を備えた通信装置の応用例としての第２の看板装置の構成を示しており、図２１（Ａ）はこの看板装置の内部を示す平面図であり、図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。本看板装置も、内照式の看板装置であって、底面板３０１と側面フレーム３０３と光拡散材料からなる上面板としての表示板３０５とから構成される扁平な直方体状の筐体を有し、底面板３０１には３本の蛍光灯３１０が間隔を開けて平行に配置されている。なお、これらの蛍光灯３１０の駆動回路および電源回路ならびにそれらの間の配線は図示を省略している。
【０１０２】
また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）に示すように、本看板装置は、底面板３０１における蛍光灯３１０の間に取り付けられた発電部としての２枚の色素増感太陽電池モジュール３２０と、それらの太陽電池モジュール３２０に電気的に接続された起動制御回路４５と、ビーコン発信機５０とを備えており、起動制御回路４５とビーコン発信機５０との間には必要に応じて昇圧コンバータまたは昇降圧コンバータが設けられる（図１０、図１７参照）。図２１（Ａ）に示す起動制御回路４５は、図１に示した蓄電部２０および出力制御回路３０からなる起動制御回路４５と同様の構成を有している。このようにして、本看板装置も、上記各実施形態に係る電源装置４０のいずれかとビーコン発信機５０とを備えた通信装置を内蔵する構成となっている。
【０１０３】
本看板装置においても、発電部１０としての太陽電池モジュール３２０から出力される電力は起動制御回路４５を介してビーコン発信機５０に与えられ、この電力によってビーコン発信機５０が動作する。起動制御回路４５における出力制御回路は、既述のように、第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２に基づきモジュール電圧Ｖｓｍに応じてビーコン発信機５０への電力供給の開始／遮断を制御する。これにより、上記各実施形態と同様、太陽電池モジュールに性能の低い単セルが含まれていることによる当該太陽電池モジュール３２０の劣化が抑制される。
【０１０４】
また本看板装置においても、太陽電池モジュール３２０は蛍光灯３１０からの光を直接または間接に受光可能に配置されているが、太陽電池モジュール３２０に含まれる各単セルと光源としての蛍光灯３１０との位置関係は単セルによって異なることから、単セルによって照度が異なる。このため、太陽電池モジュール３２０において互いに直列に接続された単セルに性能の低い単セルが含まれていない場合であっても、照度の低い単セルのｉ−Ｖ特性が他の単セルのｉ−Ｖ特性よりも悪くなる。その結果、太陽電池モジュールのｉ−Ｖ特性は、性能の低い単セルが含まれている場合と同様、図１３（Ｂ）および図１４に示すような階段状の特性となる。しかし本看板装置においても、上記各実施形態におけるように、第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２に基づきモジュール電圧Ｖｓｍに応じてビーコン発信機５０への電力供給の開始／遮断を制御されるので（図４、図９参照）、太陽電池モジュール３２０における照度が均一でないことに起因する当該太陽電池モジュールの劣化を抑制することができる。
【０１０５】
したがって本看板装置によれば、それに内蔵されるビーコン発信機５０を長期間、良好に動作させることができ、上記第１の看板装置と同様の効果が得られる。
【０１０６】
＜５．変形例＞
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて種々の変形を施すことができる。
【０１０７】
例えば、上記各実施形態では、発電部１０として色素増感太陽電池モジュールが使用されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、色素増感太陽電池モジュール以外の他の太陽電池モジュールが使用される構成であっても、その太陽電池モジュールが互いに直列に接続された複数個の単セルで構成され、それら複数個の単セルの中に性能の低いセルが含まれ得る場合や、それら複数個の単セルの間で照度が異なり得る場合には、本発明の適用が可能である。具体的には、例えば図１４に示す第２電圧Ｖ２の設定手法（特性曲線の変曲点に基づく決定手法）や“ピーク電圧ＶｍａｘがＶｏｃ×（Ｎ−３）／Ｎよりも大きい”という条件等に基づく劣化抑制の手法を、色素増感太陽電池モジュール以外の太陽電池モジュールが使用される場合においても利用することができる。
【０１０８】
また上記各実施形態では、太陽電池を用いた電源装置４０に負荷としてビーコン発信機５０が接続される構成となっているが（図１、図１０、図１７参照）、ビーコン発信機５０に代えて他の電子デバイスが負荷として電源装置４０に接続される場合にも本発明を適用することができる。
【０１０９】
＜６．その他＞
本願は、２０１６年２月２６日に出願された「太陽電池を用いた電源装置、それを備える通信装置等の電子装置、および看板装置」という名称の日本国特願２０１６−０３５８０５号に基づく優先権を主張する出願であり、この日本国出願の内容は引用することによって本願の中に含まれる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０            …発電部（色素増感太陽電池モジュール）
２０            …蓄電部（コンデンサ）
３０            …出力制御回路
４０            …電源装置
４５            …起動制御回路
４７            …昇圧コンバータ
４８            …昇降圧コンバータ
５０            …ビーコン発信機（負荷）
２１０          …ＬＥＤ（光源）
３１０          …蛍光灯（光源）
２２０，３２０  …太陽電池モジュール
Ｃｓ            …コンデンサ
ＵＣｉ          …単セル（ｉ＝１〜５）
Ｖｓｍ          …モジュール電圧
Ｖｏｃ          …開放電圧
Ｖｍａｘ        …ピーク電圧
Ｐｉｆ１，Ｐｉｆ２  …ｉ−Ｖ特性の変曲点
【図１】
2017146074.tif 000003
【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】
2017146074.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2017146074.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
2017146074.tif 000024
2017146074.tif 000025
2017146074.tif 000026
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