(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板上に設けられており、受光部を含む上面を有している光電変換素子と、
該光電変換素子の上方に配置されている集光部材とを備えており、
前記集光部材が上面を有しているとともに、該上面の中央部が前記光電変換素子の上面と平行であり、
平面視において前記集光部材の前記上面の外周部が前記光電変換素子の外周よりも外側に位置しているとともに、前記外周部の少なくとも一部が下方に傾斜しており、
前記中央部に直交する方向の光の前記上面に対する入射角を直角としたとき、前記外周部のうち下方に傾斜した部分は、前記中央部に直交する方向の光の入射角が比較的大きく、上の方に配置された平面部分と、前記入射角が比較的小さく、下の方に配置された平面部分とが組み合わされて構成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置の上方に設けられた受光部材とを備えることを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項３】
光電変換素子の搭載領域を含む上面を有する基板と、
該基板の上方に配置される集光部材とを備えており、
前記集光部材の上面が、前記基板の前記上面と平行に配置される中央部と、外方向に向かって下がるように傾斜しており、
前記中央部に直交する方向の光の前記上面に対する入射角を直角としたとき、前記外周部のうち下方に傾斜した部分は、前記中央部に直交する方向の光の入射角が比較的大きく、上の方に配置された平面部分と、前記入射角が比較的小さく、下の方に配置された平面部分とが組み合わされて構成されていることを特徴とする光電変換装置用部品。
【請求項４】
複数の光電変換素子搭載領域を含む上面を有する基板と、
該基板の上方に配置される集光部材とを備えており、
前記集光部材の上面が、前記基板の前記上面と平行に配置されており前記複数の光電変換素子搭載領域に対応して前記複数の光電変換素子搭載領域上に配置された複数の中央部と、外方向に向かって下がるように傾斜しており前記複数の中央部の各々の周囲に位置する外周部とを有しており、
前記複数の中央部のそれぞれに直交する方向の光の前記上面に対する入射角を直角としたとき、前記外周部のうち下方に傾斜した部分は、前記中央部に直交する方向の光の入射角
が比較的大きく、上の方に配置された平面部分と、前記入射角が比較的小さく、下の方に配置された平面部分とが組み合わされて構成されていることを特徴とする光電変換装置用部品。
【請求項５】
前記基板が、前記複数の光電変換素子搭載領域を含む複数の凹部を有していることを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置用部品。
【請求項６】
前記集光部材が、前記複数の中央部の一部をそれぞれ含む複数のユニットから構成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光電変換装置用部品。
【請求項７】
請求項５に記載の光電変換装置用部品と、
該光電変換装置用部品の前記基板上に設けられた光電変換素子とを備えており、
前記集光部材が、前記基板の前記複数の凹部に対応して設けられた前記基板の複数の壁部のそれぞれに接合されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光電変換装置と、
該光電変換装置の上方に設けられた受光部材とを備えることを特徴とする光電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置、およびその光電変換装置を用いた光電変換モジュール等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換素子を有する光電変換装置の開発が進められている。例示的な光電変換装置としては、太陽エネルギーを電力に変換する太陽電池装置がある。特に、発電効率の向上を目的として、集光型の太陽電池装置の開発が進められている。光電変換装置は、光エネルギーを電力エネルギーに変換する光電変換素子を有している。光電変換装置が例えば太陽電池装置の場合、光電変換素子は、太陽エネルギーを電力エネルギーに変換する太陽電池素子である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、光電変換装置は、光電変換素子上に、光電変換素子に光を集光させる集光部材が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７２５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
集光型の太陽電池装置等の光電変換装置においては、光電変換素子に対する集光の効率の向上が求められている。例えば、複数の光電変換素子が用いられたときに、隣り合う光電変換素子同士の間に入射する光が、効率よく光電変換素子の上面に集められることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様による光電変換装置は、基板と、基板上に設けられており受光部を含む上面を有している光電変換素子と、光電変換素子の上方に配置されている集光部材とを含んでいる。集光部材が上面を有しているとともに、この上面の中央部が光電変換素子の上面と平行である。平面視において、集光部材の上面の外周部が、光電変換素子の外周よりも外側に位置しているとともに、集光部材の上面の外周部の少なくとも一部は下方に傾斜している。中央部に直交する方向の光の上面に対する入射角を直角としたとき、外周部のうち下方に傾斜した部分は、中央部に直交する方向の光の入射角が比較的大きく、上の方に配置された平面部分と、入射角が比較的小さく、下の方に配置された平面部分とが組み合わされて構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様の光電変換装置によれば、集光部材の上面の外周部が上記のように傾斜しているため、この傾斜した部分に入射する光を、光電変換素子の上面に向けて屈折させることができる。したがって、光電変換素子に対する集光の効率の向上が可能な光電変換モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態の光電変換モジュールを示す分解斜視図である。
【図２】図１に示された光電変換装置の集光部材を下面側から見た斜視図である。
【図３】図１に示された光電変換装置の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の光電変換装置の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の光電変換モジュールの変形例を模式的に示す斜視図である。
【図６】図５に示された光電変換モジュールにおける要部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の光電変換モジュールを示す分解斜視図である。
【図８】図７に示された光電変換装置の断面図である。
【図９】図８に示された光電変換装置の他の例を示す断面図である。
【図１０】図７に示された光電変換モジュールの他の例を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の光電変換装置の変形例を示す断面図である。
【図１２】図１１に示された光電変換装置の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、本発明のいくつかの例示的な実施形態における光電変換モジュールについて説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光電変換モジュール１の斜視図である。また、図２は、図１に示す光電変換装置２の集光部材を下面側から見た斜視図である。また、図３は、図２に示す光電変換装置２の要部を拡大した断面図である。
【００１１】
本実施形態に係る光電変換モジュール１は、太陽光を電力に変換する太陽光発電モジュールである。また、本実施形態に係る光電変換装置２は、光を集光する光電変換素子４を含んでいる。かかる光電変換素子４は、受光部４ａを含む上面を有しており、例えば太陽光を集光して発電する機能を備えている。光電変換モジュール１は、図１に示すように、複数の光電変換装置２を含んで構成されている。そして、複数の光電変換装置２が、電気的に並列または直列に接続されている。
【００１２】
光電変換モジュール１は、複数の光電変換装置２と、光を受光する受光部材３とを含んでいる。受光部材３は、光電変換装置２の上方に設けられている。受光部材３は、例えばドーム形状のフレネルレンズである。受光部材３は、外部からの光を受光するとともに、受光した光を光電変換装置２に集める機能を備えている。受光部材３は、例えばガラス、プラスチックまたはアクリル樹脂等の透光性樹脂等からなる。
【００１３】
この実施形態の光電変換モジュール１においては、複数の光電変換装置２を覆うように一つのレンズが受光部材３として配置されている。受光部材３を透過して集められた（収束された）光が、複数の光電変換装置２に向かって進む。
【００１４】
光電変換装置２は、図３に示すように、基板５と、基板５上に設けられた光電変換素子４と、光電変換素子４の上方に光電変換素子４と間を空けて配置されている集光部材６とを含んでいる。
【００１５】
基板５は、絶縁性の基板であって、アルミナまたはムライト等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等からなる。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。
【００１６】
本実施形態において、基板５は、平板状の基部５ａと、基部５ａの外周部分に積層された枠部５ｂとを有している。基部５ａ上に光電変換素子４が設けられ、枠部５ｂ上に集光部材６の外周部分が接合されている。
【００１７】
基板５内には、隣接する複数の光電変換素子４を電気的に接続する導電路７が設けられている。導電路７の一端は、基部５の光電変換素子４が設けられた部分の近くに位置し、導電路７の他端は、基板５の光電変換素子４が設けられた部分から離れて位置している。そして、導電路７の一端が、基板５上に実装される光電変換素子４と電気的に接続され、
導電路７の他端が、隣接する光電変換装置２と電気的に接続される。導電路７は、例えば、銅、銀、金、鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルトまたはクロム等の金属材料、あるいはそれらの合金からなる。
【００１８】
基板５上には、光電変換素子４が実装される領域に、端子として機能する第１電極体８が設けられている。第１電極体８は、光電変換素子４の下面に電気的に接続される。そして、光電変換素子４にて発電した電力を第１電極体８に流すことができる。第１電極体８は、例えば、銅、銀、金、鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルトまたはクロム等の金属材料、あるいはそれらの合金からなる。
【００１９】
光電変換素子４は、第１電極体８の中央部上に設けられ、第１電極体８と電気的に接続される。光電変換素子４の第１電極体８と対向する下面には、光電変換素子４の下面電極パターン（図示せず）が形成されている。かかる下面電極パターンが、例えば半田を介して第１電極体８に電気的に接続されている。
【００２０】
また、光電変換素子４の上面には、上面電極パターン（図示せず）が形成されている。かかる上面電極パターンは、例えばワイヤ（符号なし）を介して、基板５に設けられた第２電極体９に電気的に接続されている。
【００２１】
光電変換素子４は、例えば、III−Ｖ族化合物半導体を含んでいる太陽電池素子である
。光電変換素子４は、光起電力効果により、受けた光を即時に電力に変換して出力することができる。例示的な太陽電池素子は、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／Ｇｅ３接合型セルの構造を有している。インジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）トップセルは、６６０ｎｍ以下の波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ミドルセルは、６６０ｎｍ以上８９０ｎｍ以下の波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。ゲルマニウム（Ｇｅ）ボトムセルは、８９０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。３つのセルは、トンネル接合を介して直列に接続されている。開放電圧は、３つのセルの起電圧の和である。なお、光電変換素子４の一辺は、例えば３ｍｍ以上１５ｍｍ以下の長さである。また、光電変換素子４は、例えば０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚みである。
【００２２】
例えば基板５の基部５ａ上面には、光電変換素子４に近接して第２電極体９が設けられている。第２電極体９は、例えば半田を介して基部５ａ上に設けられている。第２電極体９は、例えば中央部に貫通穴が設けられた板体であり、光電変換素子４の周囲を取り囲むように設けられていてもよい。なお、第２電極体９は、例えば、銅、銀、金、鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルトまたはクロム等の金属材料、あるいはそれらの合金からなる。
【００２３】
第２電極体９は、光電変換素子４の上面に形成された上面電極パターンに例えばワイヤを介して電気的に接続される。ここで、第１電極体８は、正極として機能する。また、第２電極体９は、負極として機能する。そして、光電変換素子４は、第１電極体８または第２電極体９を介して外部に電気を取り出すことができる。
【００２４】
また、第２電極体９は、隣接する光電変換装置２の第１電極体８に導電路７を介して電気的に接続される。ここで、第２電極体９と導電路７とは、接続端子１０を介して電
気的に接続される。ここで、接続端子１０は、例えば、銅、銀、金、鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルトまたはクロム等の金属材料、あるいはそれらの合金からなる。
【００２５】
接続端子１０は、隣接する光電変換装置２同士を電気的に接続するものである。そして、接続端子１０の一端は、一方の光電変換装置２における基板５の上面に露出する導電路
７の他端に、例えば半田を介して電気的に接続される。また、接続端子１０の他端は、他方の光電変換装置２における第２電極体９に、例えば半田を介して電気的に接続される。このように、隣接する光電変換装置２同士において、一方の光電変換装置２の導電路７と他方の光電変換装置２の第２電極体９とを簡易に接続することができる。なお、導電路７は、隣り合う光電変換装置２の基板１同士の間で連続して（隣り合う光電変換装置２同士の境界を越えて）設けられていてもよい。
【００２６】
接続端子１０は、一方の光電変換装置２において発電した電気を他方の光電変換装置２に伝達することができる。このようにして、光電変換装置２において発電した電気を、隣接する光電変換装置２に送ることができる。そして、光電変換モジュール１は、直列または並列に電気的に接続した複数の光電変換装置２を有しており、それぞれの光電変換装置２にて発電した電気を光電変換モジュール１から取り出すことができる。
【００２７】
光電変換素子４の上方には、光電変換素子４と間をあけて集光部材６が配置されている。集光部材６は、受光部材３を透過した光を集光し、集光した光を光電変換素子４に集中させる機能を備えている。集光部材６は、上記集光の機能を有する本体６ａと、本体６ａの上端部分から横方向（基板５の上面に対して平面方向）に突出する連結部６ｂとを有している。集光部材６の本体６ａと連結部６ｂとは、連続して一体的に形成されている。隣り合う光電変換装置２の連結部６ｂ同士が互いに連結し合い、複数個の光電変換素子４に対応した複数個の集光部材６が一体的に形成されている。
【００２８】
集光部材６は、例えば縦横の並びに配列された複数の光電変換装置２のうち最外周のものに対応する部分が基板５の枠部５ｂ上に接合されて、光電変換素子４と間を空けた位置に固定されている。
【００２９】
集光部材６と枠部５ｂとの接合は、例えば、連結部６ｂの外表面から枠部５ｂの外表面にかけて連続して形成された接合体１１を介して行なわれている。そして、集光部材６と枠体６とを強固に接合することができ、集光部材６が枠部５ｂ、すなわち基板５および基板５上に設けられた光電変換素子４から位置ズレするのを抑制することができる。
【００３０】
接合体１１は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂やポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂等の封止性に優れた材料からなる。
【００３１】
集光部材６は、例えばガラス、プラスチックまたはアクリル樹脂等の透光性樹脂等の光透過性の材料からなる。例えば複数個の光電変換素子４を枠部５ｂで取り囲むとともに、枠部５ｂの上面に集光部材６を設けることで、光電変換素子４を取り囲む周囲の空間の気密性を良好に維持することができる。
【００３２】
集光部材６と基板５（基部５ａおよび枠部５ｂ）とは、光電変換素子４を封止する機能を備えている。つまり、光電発光素子４が、基部５ａ、枠部５ｂ、集光部材６、第１電極体８および第２電極体９で囲まれることで気密封止される。なお、気密封止される空間は、不活性ガスが充填されている。あるいは、気密封止される空間は、大気よりも圧力の低い低圧状態に維持されている。
【００３３】
また、平面視して光電変換素子４と集光部材６の少なくとも中央部分（特に本体６ａ）とは、重なるように配置されている。光電変換素子４と集光部材６とが重なる領域を大きくすることで、集光部材６を介して光電変換素子４に集光される光の量を多くすることができる。その結果、光電変換素子４の光電変換効率を向上させることができる。
【００３４】
なお、集光部材６のうち平面視して光電変換素子４と重ならない部分は、光電変換素子４の上面４ａに対する集光の上で有効性が低い部分になる可能性がある。この対策についは、後述する。
【００３５】
集光部材６は、上記のように光電変換素子４と間を空けて配置されている。集光部材６と光電変換素子４とが気密封止された空間を介して設けられることで、集光部材６の一部が光電変換素子４と接触し、集光部材６または光電変換素子４が損傷するのを抑制することができる。仮に、光電変換素子４が損傷すると、光電変換素子４の光電変換効率が低減することがあるが、本実施形態によれば、両者が接触しないため、光電変換素子４の光電変換効率が低減するのを抑制することができる。また、仮に、集光部材６が損傷すると、受光部材３から集光部材６を介して光電変換素子４に向かう光が損傷した箇所にて乱反射するおそれがあるが、本実施形態によれば、両者が接触しないため、光電変換素子４に集光する光の量が低減するのを抑制することができる。
【００３６】
集光部材６は、その上面の中央部６ｃが、光電変換素子４の上面と平行になっている。集光部材６の上面の中央部６ｃに対して直交する方向に入射した光が、その入射位置の直下に位置する受光素子４の上面に到達し、光電変換により発電が行なわれる。
【００３７】
この実施の形態の例においては、集光部材６の本体６ａは、上部よりも下部の幅が狭くなるように形成されている。集光部材６の本体６ａが上部よりも下部が幅狭に形成されていることで、受光部材３から光電変換装置２に向けて進行する光の屈折角度を調整し、集光部材６の側面から外部に漏れ出る光を低減することができ、集光部材６の下面から光電変換素子４に向けて多くの光を放出することができる。その結果、光電変換素子４に多くの光を当てることができ、光電変換効率を向上させることができる。
【００３８】
また、平面視において集光部材６の上面の外周部６ｄが光電変換素子４の外周よりも外側に位置している。さらに、その上面の外周部６ｄは、少なくとも一部が、上面の中央部６ｃに直交する方向の光の入射角が鋭角になるように下方に曲がっている。図示されているように、外周部６ｄは外方向に向かうに伴って下がるように傾斜している。上面の中央部６ｃに直交する方向の光は、例えば集光部材６の中央部６ｃに垂直に入射する平行光またはほぼ平行光とみなせる光であり、太陽光等である。
【００３９】
集光部材６の上面の外周部６ｄが上記のように曲がっているため、この曲がった部分に入射する光を、光電変換素子４の上面に向けて屈折させることができる。したがって、光電変換素子４に対する集光の効率の向上が可能な光電変換モジュールを提供することができる。
【００４０】
言い換えれば、集光部材６の上面の外周部６ｄは、例えば前述したように平面視で光電変換素子４と重ならない部分である。この、光電変換素子４の上面４ａに対する集光の上で有効性が低くなる可能性がある部分においても、上記のように光電変換素子４（上面４ａ）に対する集光が効果的に行なわれる。したがって、この光電変換装置２は、光電変換素子４に対する集光の効率を高める上で有効である。
【００４１】
この場合、例えば図１に示すように複数の光電変換装置２が配列されてなり、複数の集光部材６が連結部６ｂで連結された形態の光電変換モジュール１においても、隣り合う光電変換装置４同士の間に入射する光も、効率よく受光素子４の上面４ａに集めることができる。したがって、光電変換モジュール１における集光の効率の向上が容易である。
【００４２】
なお、図１に示す例は、複数の光電変換素子４が搭載された基板を１枚の連結型集光部
材（符号なし)で封止した例とみなすこともできる。すなわち、個々の光電変換素子４の
上方にそれぞれ別個に集光部材（図示せず）を配置して光電変換装置を製作する必要がなく、複数の光電変換素子４を同時に封止して光電変換モジュール１を製作することができる。そのため、光電変換モジュールとしての生産性の点で有利である。
【００４３】
互いに連結部７ｂ同士が接合されて連結された複数個の集光部材は、上面に溝部（符号なし）を有する一つの連結型集光部材（符号なし）とみなすこともできる。溝部が、個々の光電変換装置２の集光部材６における外周部の下方に曲がった部分に相当する。なお、溝部は、平面視において光電変換素子４の周囲の全周を取り囲むものでなくても構わない。例えば、集光部材７ｂの機械的な強度や生産性等を考慮して、平面視で四角形状の光電変換素子４の外周の一部と平行に溝部が設けられていてもよい。
【００４４】
集光部材６の上面の外周部のうち下方に曲がった部分（以下、屈曲面という）は、平面状に限らず、凸状に湾曲した面等の、曲面状であってもよい。この場合でも、屈曲面に入射した、集光部材６の中央部６ｃに直交する方向の光は、入射角が鋭角になり、光電変換素子４の上面に向かって屈折する。
【００４５】
集光部材６の屈曲面は、例えば図３に示しているように、上記入射角が途中で異なる角度になるようなものである。すなわち、上記屈曲部６は、複数の平面部分が組み合わされてなるものである。この場合、屈曲面を構成する複数の平面部分のそれぞれについて、光電変換素子４の上面に向かって光が屈折するように、適宜、入射角を調整することが好ましい。
【００４６】
また、屈曲面が複数の平面部分で構成されている場合、上記入射角が比較的大きい（例えば約４０〜５０度程度の）平面部分と、比較的小さい（例えば約15〜25度程度の）平面部分との組み合わせとしてもよい。この場合、入射角が比較的大きい方を屈曲面の上の方に配置し、比較的小さい方を下の方に配置する。これにより、平面視で光電変換素子４からの距離がより遠い屈曲面の下の方における光の出射角がより大きくなって、光電変換素子４の上面４ａに向かって効率よく光を屈折させることができる。また、この場合には、屈曲面を構成する平面部分が二つだけであるため、加工が容易であり、生産性の点で有利である。
【００４７】
なお、上述の例においては、光電変換素子４と集光部材６との間が空間である構造について説明したが、光電変換素子４と集光部材６との間に透光性の樹脂等が設けられていてもよい。なお、透光性の樹脂の例としては、ジメチル系のシリコーン樹脂がある。
【００４８】
（光電変換モジュールの製造方法）
ここで、図１〜図３に示す光電変換モジュールおよび光電変換装置２の製造方法を説明する。
【００４９】
まず、基板５を準備する。基板５が、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。そして、この混合物をドクターブレード法またはリップコータ法等の方法でシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製した後、これを積層するとともに所定温度で焼成することにより基板５を作製する。
【００５０】
複数のセラミックグリーンシートのうち一部のものは枠状に打ち抜き加工を施しておく。打ち抜加工を施していないセラミックグリーンシート状に枠状のセラミックグリーンシートを積層することによって、基部５ａと枠部５ｂとを含む基板５を作製することができ
る。
【００５１】
また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。この金属ペーストを基板５となるセラミックグリーンシートに対して、例えばスクリーン印刷法を用いて塗って、第１電極体８を接合するためのメタライズ層を形成する。なお、基板５には機械的な打ち抜き加工等の方法でビア穴を設け、このビア穴には、金属ペーストを充填して導電路７を形成する。
【００５２】
また、基板５となるセラミックグリーンシートの上面に対して、例えばスクリーン印刷法を用いて、金属ペーストを塗って第２電極体９を接合するためのメタライズ層を形成する。
【００５３】
そして、基板５の第１電極体８を接合するためのメタライズ層の上面に、第１電極体８をロウ材等により接合する。また、第２電極体９を接合するためのメタライズ層の上面に、第２電極体９をロウ材等により接合する。
【００５４】
次に、第１電極体８上に光電変換素子４を実装する。そして、第１電極体８と光電変換素子４の下面とを電気的に接続する。また、第２電極体９から光電変換素子４の上面に対して、ボンディングワイヤを介して電気的に接続する。
【００５５】
なお、基板５には、複数の第１電極８および第２電極体９を設けておいて、複数の光電変換素子を実装できるようにしておく。基板５には、複数の光電変換素子４を、所定の間隔をあけて、並べて実装する。基板５は、複数の光電変換素子４が実装できるような形状および寸法で作製する。
【００５６】
また、集光部材６を準備する。集光部材６は、集光部材６の型枠にガラス材料を充填し、冷却することで作製することができる。集光部材６は、基板５に実装した複数の光電変換素子４にそれぞれ対応するように複数の集光部材６が連結された連結型集光部材とする。
【００５７】
そして、基板５の枠部５ｂ上に半田を介して集光部材６の連結部６ｂを固着する。このようにして、複数の光電変換装置２を含む光電変換モジュールを容易に作製することができる。
【００５８】
なお、互いに隣り合う二つの光電変換装置２の接続方法は、例えば以下の通りである。すなわち、一方の光電変換装置２の導電路７と他方の光電変換装置２の第２電極体９とが隣り合うように、両者を配置する。そして、両者を、接続端子１０を介して固定することによって、互いに隣り合う二つの光電変換装置２を接続することができる。
【００５９】
なお、上記においては、基板５の下面に放熱部材１２が接合されていてもよい。この場合には、放熱性に優れた光電変換モジュール１および光電変換装置２を提供することができる。なお、放熱部材１２上に基板５を接合する場合、基板５は、個々の光電変換素子４に対応できる程度の形状および寸法としておいて、放熱部材１２上に複数の基板５を並べて接合するようにしてもよい。
【００６０】
（変形例）
図４は、本発明の実施形態の変形例における光電変換装置を示す断面図である。図４において図１〜図３と同様の部位については同様の符号を付している。なお、この変形例の光電変換装置１のうち、上記実施形態の光電変換装置１と同様な部分については、説明を
省略する。
【００６１】
上記変形例の光電変換装置２ａは、一つの基板５に一つの光電変換素子４が設けられた例である。また、集光部材６は、側面（符号なし）が垂直であり、この垂直な側面の上端に、上面６の屈曲面の下端部分が接している。この場合、集光部材６の側面を上記のように傾斜させる必要がないため、集光部材６の作製がより容易である。
【００６２】
一つの光電変換素子４が基板１に設けられた場合にも、対策が講じられていなければ、集光部材６のうち平面視で光電変換素子４と重ならない部分が、光電変換素子４に対する集光の上で有効性が低い可能性がある。つまり、それぞれの集光部材６において、基板５のうち枠部５ｂと接合される部位を含む外周部分６ｄにおける集光の効率が低くなる可能性がある。これに対して、上記のような屈曲面を有することによって、この変形例の光電変換装置２ａにおける集光の効率が高くなっている。
【００６３】
一つの基板５に一つの光電変換素子４が設けられてなる光電変換装置２ａにおいても、上記の実施形態の光電変換装置２の場合と同様に、集光の効率が高い光電変換装置２ａを提供することができる。また、この光電変換装置２ａについて、複数個の光電変換装置２ａを放熱部材１２上に接合するとともに集光部材３を配置すれば、集光効率の高い光電変換モジュールを作製することができる。
【００６４】
複数の光電変換装置２ａが配列されたときに、これらに対応して一つの受光部材３としてフレネルレンズが設けられる。この変形例２ａの光電変換装置２についても、複数個の光電変換装置２ａが縦横の並び等に配列されたときに、一つの受光部材３でまとめて受光が可能であって、発電量の大きい光電変換モジュールを形成することができる。
【００６５】
光電モジュール１を形成する複数の光電変換装置２のそれぞれを、一つの光電変換素子４で個別に作製した場合には、複数の光電変換装置２のうち不具合を生じたものを容易に交換することができる。また、基板５と集光部材６との間の熱応力が小さく抑えられるため、気密封止の信頼性も、より高い。
【００６６】
なお、実施形態の光電変換装置および変形例の光電変換装置２ａのいずれについても、複数のものが、互いに直列に接続されていてもよく、互いに並列に接続されていてもよい。
【００６７】
図５は、本発明の光電変換モジュール１の変形例を示す斜視図であり、図６は、図５に示す光電変換モジュールの要部を拡大して示す斜視図である。図５および図６において図１と同様の部位には同様の符号を付している。
【００６８】
図５および図６に示す例においては、ミラーが受光部材３ａとして用いられている。これ以外の部位については、上記実施形態の光電変換モジュール１と同様である。実施形態の光電変換モジュール１と同様の事項については説明を省略する。
【００６９】
受光部材３ａとしてミラーが用いられていることによって、より広い範囲からの受光ができるため、発電量の向上の上でより有効である。また、受光される光に応じて光の角度を任意に調整できるため、光の量の変動を抑制する上でより有効である。
【００７０】
受光部材３ａとしてのミラーの形状および寸法、ならびに配置する枚数等は、光電変換モジュールの用途、要求される機能および経済性（コスト）等に応じて、適宜設定すればよい。
【００７１】
この光電変換モジュール１ａにおいても、図６に示すように光電変換装置２を形成している集光部材６が屈曲面を有しているため、光電変換素子４に対する集光の効率が高い。
【００７２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態における光電変換モジュール１について図７および図８を参照して説明する。
【００７３】
第２の実施形態の光電変換モジュール１において、図１等において示された第１の実施形態における光電変換モジュールと異なる構成は、基板５が、複数の光電変換素子搭載領域５ｄを含む複数の凹部５ｃを有していることである。以下、本発明の第２の実施形態における光電変換モジュール１について説明するが、第１の実施形態における光電変換モジュール１と同様の構成については説明を省略する部分がある。
【００７４】
本実施形態の光電変換モジュール１において、光電変換装置用部品は、基板５と、基板５の上方に配置された集光部材６とを含んでいる。
【００７５】
基板５は、複数の光電変換素子搭載領域５ｄを含む上面を有している。
【００７６】
集光部材６の上面が、基板５の上面と平行に配置されており複数の光電変換素子搭載領域５ｄに対応して複数の光電変換素子搭載領域５ｄ上に配置された複数の中央部６ｃと、外方向に向かって下がるように傾斜しており複数の中央部６ｃの各々の周囲に位置する外周部６ｄとを有している。
【００７７】
本実施形態の光電変換モジュール１において、基板５が複数の光電変換素子搭載領域５ｄを含む複数の凹部５ｃを有していることによって、集光部材６を透過した光を効率よく複数の光電変換素子４のそれぞれに集光させることができ、発電効率を向上させることができる。
【００７８】
なお、図９に示されているように、本実施形態の光電変換モジュール１において、集光部材６が、基板５の複数の凹部５ｃに対応して設けられた基板５の複数の壁部５ｅのそれぞれに接合されている構造であってもよい。
【００７９】
本実施形態の光電変換モジュール１において、集光部材６が基板５の複数の凹部５ｃに対応して設けられた基板５の複数の壁部５ｅのそれぞれに接合されている構造である場合は、例えば集光部材６が基板５の枠部５ｂのみに接合されている場合に比べて、基板５と集光部材６との熱膨張係数の違いによって生じる応力を分散させやすくなり、基板５または集光部材６の変形量を低減させて、集光部材６と光電変換素子４との光学的結合の信頼性を向上させることができる。
【００８０】
また、図１０に示されているように、本実施形態の光電変換モジュール１において、集光部材６は複数のユニット６１および６２から構成されていてもよい。本実施形態の光電変換モジュール１において、集光部材６は複数のユニット６１および６２から構成されている場合は、例えば集光部材６が一体的に一つの構造体で構成されている場合に比べて、基板５と集光部材６との熱膨張係数の違いによって生じる応力を低減させやすくなり、基板５または集光部材６の変形量を低減させて、集光部材６と光電変換素子４との光学的結合の信頼性を向上させることができる。なお、複数のユニット６１および６２は、集光部材６の複数の中央部６ｃの一部をそれぞれ有している。
【００８１】
（変形例）
本発明の第２の実施形態における変形例について図１１を参照して説明する。
【００８２】
変形例の光電変換装置２において、図９等に示された光電変換装置２と異なる構成は、基板５の凹部５ｃ内に透光性部材１３が設けられていることである。以下、図９等に示された光電変換装置２と同様の構成については説明を省略する部分がある。
【００８３】
透光性部材１３は、例えば光電変換素子４を保護するために光電変換素子４を覆っているものであり、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂またはそれらの混合物等の透光性樹脂から成る。透光性とは、光電変換素子４において発電を行うために必要な光の波長が透過できることをいう。透光性部材１３は、集光部材６の下面に付着している。
【００８４】
なお、この変形例は、第１の実施形態における光電変換装置２にも適用可能である。
【００８５】
また、さらなる変形例について図１２を参照して説明する。
【００８６】
さらなる変形例の光電変換装置２において、図１１に示された光電変換装置２と異なる構成は、集光部材６と透光性部材１３とが一体的に形成されていることである。言い換えると、図１１に示されていた集光部材６は、基板５の凹部５ｃに充填された透光性部材１３によって形成されている。以下、図１１に示された光電変換装置２と同様の構成については説明を省略する部分がある。
【００８７】
透光性部材１３によって形成された集光部材６は、図１１等に示された集光部材６と同様に、上面の外周部６ｄが光電変換素子４の外周よりも外側に位置している。さらに、その外周部６ｄは、少なくとも一部が、上面の中央部６ｃに直交する方向の光の入射角が鋭角になるように下方に曲がっている。図示されているように、外周部６ｄは外方向に向かうに伴って下がるように傾斜している。集光部材６の上面は、透光性部材１３の上面が成形されていることによって、このような構造を有している。
【００８８】
なお、この変形例は、第１の実施形態における光電変換装置２にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・光電変換モジュール
１ａ・・光電変換モジュール（変形例）
２・・・光電変換装置
２ａ・・光電変換装置（変形例）
３・・・受光部材
３ａ・・受光部材（変形例）
４・・・光電変換素子
４ａ・・光電変換素子の上面
５・・・基板
５ａ・・基部
５ｂ・・枠部
６・・・集光部材
６ａ・・本体
６ｂ・・連結部
７・・・導電路
８・・・第１電極体
９・・・第２電極体
１０・・接続端子
１１・・接合体
１２・・放熱部材
【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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