(57)【要約】【課題】新規な構造を有し、特定の色の外観を有する光発電装置を実現する。【解決手段】光発電装置１は、保護層１０、光学機能層２０及び発電層３０を備えている。保護層１０は、透光性を有している。光学機能層２０は、可視光の帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域の光を反射し、他の波長帯域の光を透過し、又は吸収する。発電層３０は、基板３０ａ、平坦化層３０ｂ、バリア層３０ｃ、透明電極３０ｄ、バッファ層３０ｅ、光電変換層３０ｆ及び反射電極３０ｇを含んでいる。基板３０ａは、透光性を有している。光電変換層３０ｆは、近赤外線に発電特性を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性保護層と、
可視光の帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域の光を鏡面反射し、他の波長帯域の光を透過し、又は吸収する光学機能層と、
透光性基板と、透光性基板と、平坦化層と、バリア層と、透明電極と、バッファ層と、近赤外線に発電特性を有する光電変換層と、反射電極と、を含む発電層と、
を備える光発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光発電装置において、
保護層は、紫外線を遮断し、
前記光発電装置は、前記近赤外線より長い波長の光を反射する光発電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光発電装置において、
前記光学機能層は、波長４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長帯域の光を反射する光発電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光発電装置において、
前記保護層は可視光の一部を吸収することで着色される光発電装置。
【請求項５】
請求項２に記載の光発電装置において、
前記光学機能層は、
異なる屈折率を有する複数の層の積層からなる反射透過層と、
前記反射透過層を透過した光の波長帯域の一部の帯域の光を吸収する層と、
を含む光発電装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光発電装置において、
前記光電変換層と前記光学機能層の間に波長変換層を備える光発電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光発電装置において、
前記波長変換層は、前記基板、前記平坦化層又は前記バリア層である光発電装置。
【請求項８】
請求項６に記載の光発電装置において、
前記波長変換層による変換後の光の波長は、前記光電変換層によって変換可能な波長である光発電装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光発電装置において、
前記波長変換層による変換後の光の波長は、前記光学機能層によって反射可能な波長である光発電装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれかの光発電装置において、
前記光電変換層が有機材からなる光発電装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の光発電装置において、
前記保護層から前記光学機能層まで間に光拡散層を備える光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光発電装置（太陽電池）の外観の色について様々な検討がなされている。例えば特許文献１及び非特許文献１に記載されているように、現在、白色の外観を有する太陽電池が開発されている。この太陽電池は、特定の波長範囲を反射する膜を、角度を変えて配置した光学機能層及び光電変換層を備えている。光学機能層は、赤外線を選択的に透過し、可視光を選択的に反射する。光電変換層は、赤外線を電気的エネルギーに変換する。光学機能層を透過した赤外線は、光電変換層によって電気的エネルギーに変換される。一方、可視光は、光学機能層で乱反射され、このため、太陽電池の外観を白色にすることが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２０１６／００６４５７７号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】P. Heinstein, L.-E. Perret-Aebi, J. Escarre (eは、イーアキュート) Palou, G. Cattaneo, H.-Y. Li, V. Mussolino, L. Sansonnens, C. Ballif, Energy Harvesting And Passive Cooling: A New Bipv Perspective Opened By White Solar Modules, CISBAT 2015 - September 9-11, 2015, Lausanne, Switzerland, 675-679.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、光発電装置の外観の色について様々な検討を行い、新規な構造を有する光発電装置の発想に至った。
【０００６】
本発明の目的の一例は、新規な構造を有し、特定の色の外観を有する光発電装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様による光発電装置は、
透光性保護層と、
可視光の帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域の光を鏡面反射し、他の波長帯域の光を透過し、又は吸収する光学機能層と、
透光性基板と、透光性基板と、平坦化層と、バリア層と、透明電極と、バッファ層と、近赤外線に発電特性を有する光電変換層と、反射電極と、を含む発電層と、
を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の上述した一態様によれば、新規な構造を有し、特定の色の外観を有する光発電装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る光発電装置を示す図である。
【図２】実施例１に係る光発電装置を示す図である。
【図３】実施例２に係る光発電装置を示す図である。
【図４】実施例３に係る光発電装置を示す図である。
【図５】実施例４に係る光発電装置を示す図である。
【図６】実施例５に係る光発電装置を示す図である。
【図７】実施例６に係る光発電装置を示す図である。
【図８】実施例７に係る光発電装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
図１は、実施形態に係る光発電装置１を示す図である。光発電装置１は、保護層１０、光学機能層２０及び発電層３０を順に含んでいる。
【００１２】
なお、実施形態において、第三波長帯とは紫外線と言われる、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域中の光であり、第一波長帯とは可視光と言われる、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長帯域中の光であり、第二波長帯とは近赤外線以上の波長のうち、地上における太陽光スペクトラムで発電に有効な、７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長帯域中の光であり、第四波長帯とは遠赤外線を含む、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域中の光である。
【００１３】
まず、発電層３０について説明する。発電層３０は、光学機能層２０から、基板３０ａ、平坦化層３０ｂ、バリア層３０ｃ、透明電極３０ｄ、バッファ層３０ｅ、光電変換層３０ｆ及び反射電極３０ｇを順に含んでいる。光発電装置１は、光電変換層３０ｆと反射電極３０ｇの間にバッファ層をさらに含んでいてもよい。
【００１４】
光電変換層３０ｆは、第１波長帯域および第二波長帯に発電特性を有している。一例において、波長５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下における光電変換層３０ｆの各波長別の効率を示したＩＰＣＥ（分光感度）の積分値がＪｓｃすなわちショートサーキットにおける電流値を示すが、このＪｓｃとＶｏｃを含むＩ−Ｖ特性を測ることで効率が決められる。効率は太陽光が全部利用される場合の定義であり、今回の場合、第一波長帯の多くは反射され、発電に利用できないが、光電変換が可能な波長帯域の長波長側の一部を用いて光電変化特性は効率３％以上が可能である。
【００１５】
図１に示す例では、光電変換層３０ｆは、有機材からなっている。この例において、光発電装置１は、有機薄膜太陽電池として機能することができる。ただし、他の例において、光電変換層３０ｆは、屈曲可能な無機材からなっていてもよく、例えば、ＣＩＧＳ（Ｃｏｐｐｅｒ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｓｅｌｅｎｉｄｅ）からなっていてもよい。
【００１６】
透明電極３０ｄは、光電変換層３０ｆに電気的に接続している。半導体接合部への光入射によって光電変換層３０ｆから発生した電子及び正孔の一方は、透明電極３０ｄに向けて移動する。
【００１７】
透明電極３０ｄは、透光性及び導電性を有しており、例えば酸化物半導体、より具体的には、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなっている。
【００１８】
反射電極３０ｇは、光電変換層３０ｆに電気的に接続している。半導体接合部への光入射によって光電変換層３０ｆから発生した電子及び正孔の他方は、反射電極３０ｇに向けて移動する。
【００１９】
反射電極３０ｇは、光反射性及び導電性を有しており、例えば金属、より具体的にはアルミニウムや銀や金などからなっている。
【００２０】
基板３０ａは、透光性及び絶縁性を有しており、例えばガラス基板又はPENやPETなどの樹脂基板である。
【００２１】
平坦化層３０ｂは、樹脂基板の表面にある凹凸をアルカリ性樹脂などで平らにすることで、太陽電池の薄膜生成時の膜厚を均一にしリークを防止する。
【００２２】
バリア層３０ｃは、樹脂基板における酸素や水分の発電層への透過を窒化シリコンのスパッタリングや、ＡＬＤ（原子層体積）による金属薄膜などで防ぐ。
【００２３】
バッファ層３０ｅは、電子輸送層やホール輸送層であり、電子やホールを電極に分離運搬する役目を果たす。
【００２４】
次に、保護層１０及び光学機能層２０について説明する。
【００２５】
保護層１０は、透光性を有している。一例において、透明の場合波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下における保護層１０の透過率の平均値が６０％以上好ましくは９０％以上となっている。色付きの場合は少なくとも第二波長のみ６０％以上好ましくは９０％以上となる。
【００２６】
保護層１０は、紫外線を遮断する。一例において、第三波長帯域である波長１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下における保護層１０の透過率の平均値が３０％以下好ましくは１０％となっている。したがって、保護層１０を経由して光学機能層２０及び発電層３０に入射する紫外線の量を抑えることができ、紫外線による光学機能層２０及び発電層３０の劣化を抑えることができる。
【００２７】
保護層１０は、第二波長帯域、近赤外線以上の長さの波長（すくなくとも光電変換層３０ｆによって変換される長いほうの波長）より長い波長の光を反射してもよく、具体的には、熱線含む波長の光を反射することができる。一例において、波長１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下における保護層１０の反射率の平均値が６０％以上好ましくは９０％以上となっている。このような構成によって、保護層１０を経由して光学機能層２０及び発電層３０に入射する熱線の量を抑えることができ、熱線による光学機能層２０の変形及び反射電極を含む発電層３０からの発熱を抑えることができる。
【００２８】
図１に示す例では、光発電装置１の全体が、第二波長帯域、近赤外線以上の長さの波長で（少なくとも光電変換層３０ｆによって変換される長いほうの波長の光）より長い波長の光を反射し、具体的には、熱線を反射する。一例において、波長１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下における光発電装置１の反射率の平均値が６０％以上好ましくは９０％以上となっている。例えば、保護層１０及び光学機能層２０の双方によって第二波長帯域より長い熱線を含む波長の光、を反射してもよい。光発電装置１を基材（例えば、自動車の板金）に取り付ける場合、上述した構成によって、光発電装置１を経由して基材に入射する熱線の量を抑えることができ、熱線による基材からの発熱を抑えることができる。
【００２９】
光学機能層２０は、第一波長帯である、可視光帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域の光を反射し、他の波長帯域の光を透過し、又は吸収する。このような構成によって、光入射側から見た場合の光発電装置１の外観の色を所望の色にすることができる。
【００３０】
一例において、光学機能層２０は、第一波長帯である可視光の波長帯域の全帯域の光を反射するようにしてもよく、具体的には、波長４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下における光学機能層２０の反射率を任意に設定することができ、例えばこの平均値を９０％以上とすることで、光発電装置１の外観の色を銀色にすることができる。平均反射率の値を下げることで、金属光沢を保ったまま暗い銀色になる。
【００３１】
他の例において、光学機能層２０は、第１波長帯である可視光の波長帯域の一部の帯域のみの光を反射するようにしてもよい。この例においては、光発電装置１の外観の色を例えば、青色、緑色又は青色にすることができる。
【００３２】
光学機能層２０は、異なる屈折率を有する複数の積層からなる反射透過層を含んでいる。より具体的には、この反射透過層は、交互に積層された高屈折率層及び低屈折率層を含む誘電体多層膜である。このような誘電体多層膜は、可視光の帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域の光を反射し、他の波長帯域の光を透過することができる。さらに、このような誘電体多層膜の透過・反射スペクトルは、誘電体多層膜に入射する光の入射角が大きくなるほど、ブルーシフトによって、短波長側に移動する。多層膜は無機材料でも蒸着やスパッタにより実現できるが、量産を考慮すると膜の枚数に制限があるのにたいし、ポリマーによる多層膜は１００層以上１０００層以下で実現できている。
【００３３】
光学機能層２０は、反射透過層を透過した光の波長帯域の一部の帯域の光を吸収する層を含んでいてもよい。一例において、この層は、赤外線透過インクからなる層である。この例においては、反射透過層及び赤外線透過インクによって、モジュールにおける保護層１０側から反射電極３０ｇのパターンが透けて見えることを防止することができる。(図８にモジュールの断面図を示す）さらにこの例においては、赤外線透過インクによって吸収される光の波長を調整することで、光発電装置１の外観の色を例えば、青色、緑色又は青色にすることができる。
【００３４】
保護層１０は、可視光の一部を吸収することで着色される。具体的には、光の三原色である赤・緑・青（RGB）の各色の顔料をベースとしたカラーレジストインキを塗布することで任意の波長の光が吸収され、残りの光が透過される。
【００３５】
光発電装置１は、光学機能層２０と光電変換層３０ｆの間に波長変換層を含んでいてもよい。
【００３６】
一例において、波長変換層は、光学機能層２０を透過した光の波長帯域の少なくとも一部の帯域の光を第１波長帯域および第２波長帯域内の光例えば５００ｎｍから１０００ｎｍの範囲の光（すなわち、光電変換層３０ｆによって変換される波長の光）に変換する。この例においては、保護層１０に入射した光のうち近赤外線以外の光も光学機能層２０によって電気的エネルギーに変換することができる。
【００３７】
他の例において、波長変換層は、保護層１０を透過した光の波長帯域の少なくとも一部の帯域の光を、光学機能層２０によって反射可能な帯域の光に変換してもよい。この例においては、保護層１０を透過し、光学機能層で反射される波長帯域に変換された光が反射電極３０ｇと光学機能層２０の間で反射するようになり、光電変換層３０ｆは、第二の波長帯域である可視光の帯域にも発電特性を有することで、従来発電に使用しなかった波長も光閉じ込めにより効果的に利用することができる。通常反射電極で反射された光は入射側から出力され利用されないが、このしくみを用いると何回も反射し効率向上が可能になる。さらに、発電効率のよい吸収分布のピークの部分に変換後の波長を調整すれば好ましい。
【００３８】
なお、波長変換層は、基板３０ａ、平坦化層３０ｂ及びバリア層３０ｃとは別の層であってもよいし、又は基板３０ａ、平坦化層３０ｂ又はバリア層３０ｃであってもよい。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
図２は、実施例１に係る光発電装置１を示す図である。光発電装置１は、第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０及び保護層３００を備えている。第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０及び保護層３００は、第２電極１３０、光電変換層１２０、第１電極１１０、第１光学機能層２１０及び保護層３００の順に並んでいる。
【００４０】
第１電極１１０は、透光性を有している。第１電極１１０は、透明導電層であり、より具体的には、一例において、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ等からなっている。
【００４１】
光電変換層１２０は、後述する第１波長帯および第２波長帯域内の光を電気的にエネルギーに変換する。電変換層１２０は、第１電極１１０と第２電極１３０の間にあって、第１電極１１０及び第２電極１３０に電気的に接続しており、光電変換層１２０の電気的エネルギーは、第１電極１１０及び第２電極１３０から出力される。光電変換層１２０は、有機層であり、バルクヘテロ接合を有している。光電変換層１２０は、透光性を有している。
【００４２】
第２電極１３０は、光反射性を有している。第２電極１３０は、反射導電層であり、より具体的には、一例において、金属（例えば、アルミニウムや銀、Ａｕ等）を含んでいる。
【００４３】
第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射し、第２波長帯域の光を透過する。第１光学機能層２１０によって、光発電装置１は、保護層３００側からは、第１波長帯域の光の色に見えるようになる。具体的には、第１光学機能層２１０は、互いに積層された複数の樹脂層を含んでいる。より具体的には、第１光学機能層２１０は、交互に積層された高屈折率ポリマー層及び低屈折率ポリマー層を含んでいる。各ポリマー層の厚さ及び屈折率を調整することで、第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射し、第２波長帯域の光を透過することが可能になる。このような並行な薄膜で平坦性を備えたポリマー層を用いた場合、光発電装置１は、金属に類似した光沢を有するようになる。多層膜は無機材料でも蒸着やスパッタにより実現できるが、量産を考慮すると膜の枚数に制限があるのにたいし、ポリマーによる多層膜は１００層以上１０００層以下でも実現できるる。
【００４４】
保護層３００は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、ＴｉＯ２やオキシベンゼン、シラソーマなどの材料を用いることで、保護層３００の透過率スペクトルは、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０好ましくは１０％以下の透過率を有している。光電変換層１２０及び有機層である第１光学機能層２１０は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光（すなわち、紫外線）によって劣化しやすい。保護層３００は、このような紫外線を実質的に遮断することができる。
【００４５】
光発電装置１は、発電に寄与する帯域より長い波長である１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、光発電装置１の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下好ましくは１０％以下の透過率を有している。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、物質を加熱させる可能性がある。光発電装置１は、このような波長帯域の光を実質的に遮断することができる。特に光発電装置１を基材（例えば、自動車の板金）に取り付ける場合、太陽光のうちの１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光から基材を実質的に遮断することができる。
【００４６】
一例において、保護層３００が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下好ましくは１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を保護層３００によって実質的に遮断することができる。
【００４７】
他の例において、第１光学機能層２１０が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、第１光学機能層２１０の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下好ましくは１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を第１光学機能層２１０によって実質的に遮断することができる。
【００４８】
次に、図２を用いて光発電装置１の動作の一例を説明する。この例では、太陽光が保護層３００側から光発電装置１に入射する。太陽光は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を含んでいる。
【００４９】
まず、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光は、保護層３００によって遮断される。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、光発電装置１（例えば、保護層３００又は第１光学機能層２１０）によって遮断される。
【００５０】
次いで、保護層３００の透過光のうちの第１波長帯域の光は、第１光学機能層２１０によって反射し、保護層３００の透過光のうちの第２波長帯域の光は、第１光学機能層２１０を透過する。
【００５１】
次いで、第２波長帯域の光は、第１電極１１０を透過する。
【００５２】
次いで、第２波長帯域の光は、光電変換層１２０によって電気的エネルギーに変換される。
【００５３】
このようにして、光発電装置１は、保護層３００側からは第１波長帯域の光の色に見えるようにすることができ、太陽光のうちの第２波長帯域内の光を電気的にエネルギーに変換することができ、太陽光のうちの１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光を遮断することができ、太陽光のうちの１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を遮断することができる。
【００５４】
一例において、第１波長帯域は、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、第２波長帯域は、７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域である。この例においては、光発電装置１は、保護層３００側からは、銀色（第１波長帯域の光の色）に見えるようにすることができ、太陽光のうちの近赤外線の波長帯域（第２波長帯域）の光のエネルギーを電気的エネルギーに変換することができる。保護層に散乱機能を付与することで白色が実現できる。
【００５５】
他の例において、第１波長帯域は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、第２波長帯域は、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域である。この例においては、光発電装置１は、保護層３００側からは、青色（第１波長帯域の光の色）に見えるようにすることができ、太陽光のうちの緑色、赤色及び可視光より長い波長の光のエネルギーを電気的エネルギーに変換することができる。
【００５６】
（実施例２）
図３は、実施例２に係る光発電装置１を示す図である。光発電装置１は、第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０、第２光学機能層２２０及び保護層３００を備えている。第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０、第２光学機能層２２０及び保護層３００は、第２電極１３０、光電変換層１２０、第１電極１１０、第２光学機能層２２０、第１光学機能層２１０及び保護層３００の順に並んでいる。
【００５７】
第１電極１１０は、透光性を有している。第１電極１１０は、透明電極であり、より具体的には、一例において、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなっている。
【００５８】
光電変換層１２０は、後述する第１波長帯および第２波長帯域内の光を電気的にエネルギーに変換する。電変換層１２０は、第１電極１１０と第２電極１３０の間にあって、第１電極１１０及び第２電極１３０に電気的に接続しており、光電変換層１２０の電気的エネルギーは、第１電極１１０及び第２電極１３０から出力される。光電変換層１２０は、有機層であり、バルクヘテロ接合を有している。光電変換層１２０は、透光性を有している。
【００５９】
第２電極１３０は、光反射性を有している。第２電極１３０は、反射導電層であり、より具体的には、一例において、金属（例えば、アルミニウムや銀、Ａｕ等）を含んでいる。
【００６０】
第１光学機能層２１０は、可視光である４００ｎｍから７５０ｎｍの少なくとも一部からなる第１波長帯域の光を反射し、及び透過し、可視光より長い波長の一部である第２波長帯域の光を透過する。一例において、第１光学機能層２１０の反射率スペクトル及び透過率スペクトルは、第１波長帯域において、それぞれ、おおよそ５０％の反射率及びおおよそ５０％の透過率を有している。第１光学機能層２１０によって、光発電装置１は、保護層３００側からは、第１波長帯域の光の色に見えるようになる一方で、保護層３００側からは、第１光学機能層２１０の反対側の領域例えば反射電極のパターンがやや透けて見えるようになる。具体的には、第１光学機能層２１０は、互いに積層された複数の樹脂層を含んでいる。より具体的には、第１光学機能層２１０は、交互に積層された高屈折率ポリマー層及び低屈折率ポリマー層を含んでいる。各ポリマー層の厚さ及び屈折率を調整することで、第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射し、及び透過し、第２波長帯域の光を透過することが可能になる。このような平坦性を保持したポリマー層を用いた場合、光発電装置１は、金属に類似した光沢を有するようになる。
【００６１】
第２光学機能層２２０は、第１波長帯域の光を吸収し、第２波長帯域の光を透過する。第２光学機能層２２０によって、第２電極１３０側からの第１波長帯域の光の色が第１光学機能層２１０を透けないようにすることができる。具体的には、第２光学機能層２２０は、インクを含む層、より具体的には、赤外線透過インクを含む層である。このようなインクを用いることにより、第２光学機能層２２０は、第１波長帯域の光を吸収し、可視光より長い波長である第２波長帯域の光を透過することが可能となる。またこの種のインクは可視光の一部の波長も透過することができ、その場合は第一波長帯の一部の光は透過することになる。
【００６２】
保護層３００は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有している。光電変換層１２０及び有機層による第１光学機能層２１０は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光（すなわち、紫外線）によって劣化しやすい。保護層３００は、このような紫外線による劣化を低減することができる。
【００６３】
光発電装置１は、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、光発電装置１の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０好ましくは１０％以下の透過率を有している。１５０００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、物質を加熱させる可能性がある。光発電装置１は、このような波長帯域の光を実質的に遮断することができる。特に光発電装置１を基材（例えば、自動車の板金）に取り付ける場合、太陽光のうちの１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光による基材の温度上昇を低減することができる。
【００６４】
一例において、保護層３００が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を保護層３００によって実質的に遮断することができる。
【００６５】
他の例において、第１光学機能層２１０が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、第１光学機能層２１０の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を第１光学機能層２１０によって実質的に遮断することができる。
【００６６】
次に、図３を用いて光発電装置１の動作の一例を説明する。この例では、太陽光が保護層３００側から光発電装置１に入射する。太陽光は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を含んでいる。
【００６７】
まず、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光は、保護層３００によって遮断される。１０００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、光発電装置１（例えば、保護層３００又は第１光学機能層２１０）によって遮断される。
【００６８】
次いで、保護層３００の透過光のうちの第１波長帯域の光の一部は、第１光学機能層２１０によって反射し、保護層３００の透過光のうちの第１波長帯域の光の他の一部は、第１光学機能層２１０を透過し、保護層３００の透過光のうちの第２波長帯域の光は、第１光学機能層２１０を透過する。
【００６９】
次いで、第１光学機能層２１０の透過光のうちの第１波長帯域の光は、第２光学機能層２２０によって吸収され、第１光学機能層２１０の透過光のうちの第２波長帯域の光は、第２光学機能層２２０を透過する。
【００７０】
次いで、第２波長帯域の光は、第１電極１１０を透過する。
【００７１】
次いで、第２波長帯域の光は、光電変換層１２０によって電気的エネルギーに変換される。
【００７２】
このようにして、光発電装置１は、保護層３００側からは第１波長帯域の光の色に見えるようにすることができ、一部透過した第一波長帯の光による第２電極１３０側からの第１波長帯域の反射光の色が第１光学機能層２１０を透けないようにすることで、発電層の色や電極パターンを見えなくでき、かつ太陽光のうちの第２波長帯域の光を電気的にエネルギーに変換することができる。
【００７３】
一例において、第１波長帯域は、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、第２波長帯域は、７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域である。この例においては、光発電装置１は、保護層３００側からは、白色又は銀色（第１波長帯域の光の色）に見えるようにすることができ、第２電極１３０側からの色（第１波長帯域の光の色）が第１光学機能層２１０を透けないようにすることで、発電層の色やパターンを見えなくでき、第２波長帯である太陽光のうちの近赤外線の波長帯域以上の光のエネルギーを電気的エネルギーに変換することができる。
【００７４】
（実施例３）
図４は、実施例３に係る光発電装置１を示す図である。光発電装置１は、第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０、第３光学機能層２３０及び保護層３００を備えている。第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０、第３光学機能層２３０及び保護層３００は、第２電極１３０、光電変換層１２０、第１電極１１０、第３光学機能層２３０、第１光学機能層２１０及び保護層３００の順に並んでいる。
【００７５】
第１電極１１０は、透光性を有している。第１電極１１０は、透明電極であり、より具体的には、一例において、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなっている。
【００７６】
光電変換層１２０は、後述する第２波長帯域の光を電気的にエネルギーに変換する。電変換層１２０は、第１電極１１０と第２電極１３０の間にあって、第１電極１１０及び第２電極１３０に電気的に接続しており、光電変換層１２０の電気的エネルギーは、第１電極１１０及び第２電極１３０から出力される。光電変換層１２０は、有機層であり、バルクヘテロ接合を有している。光電変換層１２０は、透光性を有している。
【００７７】
第２電極１３０は、光反射性を有している。第２電極１３０は、反射導電層であり、より具体的には、一例において、金属（例えば、アルミニウムや銀や金など）を含んでいる。
【００７８】
第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射し、第２波長帯域の光を透過し、第３波長帯域の光を透過する。第１光学機能層２１０によって、光発電装置１は、保護層３００側からは、第１波長帯域の光の色に見えるようになる。具体的には、第１光学機能層２１０は、互いに積層された複数の樹脂層を含んでいる。より具体的には、第１光学機能層２１０は、交互に積層された高屈折率ポリマー層及び低屈折率ポリマー層を含んでいる。各ポリマー層の厚さ及び屈折率をλ／４の薄膜干渉の原理で調整することで、第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射し、第２波長帯域の光を透過し、第３波長帯域の光を透過することが可能になる。このような平坦性の高いポリマー層を用いた場合、光発電装置１は、金属に類似した光沢を有するようになる。
鏡面で可視光の各波長の反射率がほぼ等しいと銀色が実現でき、保護層に散乱機能を持たせると白が実現できる。
【００７９】
第３光学機能層２３０は、第１の波長帯光または第３波長帯域の光を第２波長帯域の光に変換する。具体的には、第３光学機能層２３０は、短い波長から長い波長へのダウンコンバートの時は蛍光体や量子ドットを含んでおり、長い波長から短い波長へのアップコンバートは希土類イオン含有材料を有している。
このような量子ドットなどダウンコンバート可能な材料や希土類イオン含有材料などアップコンバート可能な材料を用いた場合、第３光学機能層２３０は、一の波長の光を他の波長の光に変換することが可能になる。
【００８０】
保護層３００は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下の透過率を有している。光電変換層１２０及び有機層である第１光学機能層２１０は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光（すなわち、紫外線）によって劣化しやすい。保護層３００は、このような紫外線を実質的に遮断することができる。
【００８１】
光発電装置１は、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、光発電装置１の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、１０％以下の透過率を有している。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、物質を加熱させる可能性がある。光発電装置１は、このような波長帯域の光を実質的に遮断することができる。特に光発電装置１を基材（例えば、自動車の板金）に取り付ける場合、太陽光のうちの１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光から基材を実質的に遮断することができる。
【００８２】
一例において、保護層３００が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を保護層３００によって実質的に遮断することができる。
【００８３】
他の例において、第１光学機能層２１０が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、第１光学機能層２１０の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を第１光学機能層２１０によって実質的に遮断することができる。
【００８４】
次に、図４を用いて光発電装置１の動作の一例を説明する。この例では、太陽光が保護層３００側から光発電装置１に入射する。太陽光は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を含んでいる。
【００８５】
まず、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光は、保護層３００によって遮断される。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、光発電装置１（例えば、保護層３００又は第１光学機能層２１０）によって遮断される。
【００８６】
次いで、保護層３００の透過光のうちの第１波長帯域の光は、第１光学機能層２１０によって反射／透過し、保護層３００の透過光のうちの第２波長帯域の光は、第１光学機能層２１０を透過し、保護層３００の透過光のうちの第３波長帯域の光は、第１光学機能層２１０を透過する。
【００８７】
次いで、第３波長帯域の光は、第３光学機能層２３０によって第２波長帯域の光に変換される。
【００８８】
次いで、第２波長帯域の光は、第１電極１１０を透過する。
【００８９】
次いで、第２波長帯域の光は、光電変換層１２０によって電気的エネルギーに変換される。
【００９０】
このようにして、光発電装置１は、保護層３００側からは第１波長帯域の光の色に見えるようにし、太陽光のうちの広帯域の光（すなわち、第２波長帯域の光及び第３波長帯域）の光のエネルギーを電気的エネルギーに変換することができる。
【００９１】
一例において、第１波長帯域は、５００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、第２波長帯域は、７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、前記第３波長帯域は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域である。この例においては、光発電装置１は、保護層３００側からは黄色又は金色（第１波長帯域の光の色）に見えるようにし、太陽光のうちの近赤外線の波長帯域（第２波長帯域）の光及び青色の波長帯域（第３波長帯域）の光のエネルギーを電気的エネルギーに変換することができる。
【００９２】
この例は第３波長帯域が第２波長帯域より短波長であったが、アップコンバート変換材料を用いることで第２波長帯域より長波長でも可能になる。
【００９３】
また、これら波長変換の光学機能層は保護層より保護することができる。
【００９４】
量子ドットのような微細な加工によるものは保護層による保護は重要である。
【００９５】
（実施例４）
図５は、実施例４に係る光発電装置１を示す図である。光発電装置１は、第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０、第３光学機能層２３０及び保護層３００を備えている。第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０、第３光学機能層２３０及び保護層３００は、第２電極１３０、光電変換層１２０、第１電極１１０、第３光学機能層２３０、第１光学機能層２１０及び保護層３００の順に並んでいる。
【００９６】
第１電極１１０は、透光性を有している。第１電極１１０は、透明電極であり、より具体的には、一例において、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなっている。
【００９７】
光電変換層１２０は、後述する第１波長帯および第２波長帯域の光も電気的にエネルギーに変換する。電変換層１２０は、第１電極１１０と第２電極１３０の間にあって、第１電極１１０及び第２電極１３０に電気的に接続しており、光電変換層１２０の電気的エネルギーは、第１電極１１０及び第２電極１３０から出力される。光電変換層１２０は、有機層であり、バルクヘテロ接合を有している。光電変換層１２０は、透光性を有している。
【００９８】
第２電極１３０は、光反射性を有している。第２電極１３０は、反射導電層であり、より具体的には、一例において、金属（例えば、アルミニウムや銀や金など）を含んでいる。このようにして、第２電極１３０は、反射層１３２として機能しており、特に後述する第２波長帯域の光を反射することができる。
【００９９】
第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射し、第２波長帯域の光を透過し、第３波長帯域の光を透過する。第１光学機能層２１０によって、光発電装置１は、保護層３００側からは、第１波長帯域の光の色に見えるようになり、具体的には、第１光学機能層２１０は、互いに積層された複数の樹脂層を含んでいる。より具体的には、第１光学機能層２１０は、交互に積層された高屈折率ポリマー層及び低屈折率ポリマー層を含んでいる。各ポリマー層の厚さ及び屈折率を調整することで、第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射し、第２波長帯域の光を透過し、第３波長帯域の光を透過することが可能になる。このようなポリマー層を用いた場合、光発電装置１は、金属に類似した光沢を有するようになる。
【０１００】
第３光学機能層２３０は、第３波長帯域の光を第１波長帯域の光に変換する。具体的には、第３光学機能層２３０は、短い波長から長い波長へのダウンコンバートの時は蛍光体や量子ドットを含んでおり、長い波長から短い波長へのアップコンバートは希土類イオン含有材料を有している。
【０１０１】
このような量子ドットなどダウンコンバート可能な材料や希土類イオン含有材料などアップコンバート可能な材料を用いた場合、第３光学機能層２３０は、一の波長の光を他の波長の光に変換することが可能になる。
【０１０２】
保護層３００は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有している。光電変換層１２０及び有機層である第１光学機能層２１０は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光（すなわち、紫外線）によって劣化しやすい。保護層３００は、このような紫外線による劣化を軽減することができる。
【０１０３】
光発電装置１は、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、光発電装置１の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有している。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、物質を加熱させる可能性がある。光発電装置１は、このような波長帯域の光を実質的に遮断することができる。特に光発電装置１を基材（例えば、自動車の板金）に取り付ける場合、太陽光のうちの１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光による基材の温度上昇を軽減することができる。
【０１０４】
一例において、保護層３００が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を保護層３００によって実質的に遮断することができる。
【０１０５】
他の例において、第１光学機能層２１０が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、第１光学機能層２１０の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を第１光学機能層２１０によって実質的に遮断することができる。
【０１０６】
次に、図５を用いて光発電装置１の動作の一例を説明する。この例では、太陽光が保護層３００側から光発電装置１に入射する。太陽光は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を含んでいる。
【０１０７】
まず、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光は、保護層３００によって遮断される。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、光発電装置１（例えば、保護層３００又は第１光学機能層２１０）によって遮断される。
【０１０８】
次いで、保護層３００の透過光のうちの第１波長帯域の光は、第１光学機能層２１０によって反射し、保護層３００の透過光のうちの第２波長帯域の光は、第１光学機能層２１０によって透過し、保護層３００の透過光のうちの第３波長帯域の光は、第１光学機能層２１０を透過する。
【０１０９】
次いで、第３波長帯域の光は、第３光学機能層２３０によって発電可能な光帯域である第１波長帯域内の光に変換される。
【０１１０】
次いで、第１波長帯域に変換された第３波長帯域の光は、第１電極１１０を透過する。
【０１１１】
次いで、第１波長帯域に変換された第３波長帯域の光は、光電変換層１２０によって電気的エネルギーに変換される。
【０１１２】
次いで、光電変換層１２０の透過光のうちの第１波長帯域に変換された第３帯域の光は、第２電極１３０（反射層１３２）によって反射する。このため、第１波長帯域に変換された第３帯域の光は、反射層１３２と第１光学機能層２１０の間で反射を繰り返し閉じ込められる。このため、光電変換層１２０は、第１２波長帯域の光のエネルギーを電気的エネルギーに効率的に変換することができる。
【０１１３】
このようにして、光発電装置１は、保護層３００側からは第１波長帯域の光の色に見えるようにし、第２波長帯域の光による発電に加え太陽光のうちの第３波長帯域の光のエネルギーを閉じ込めることで電気的エネルギーに効率的に変換することができる。
【０１１４】
一例において、第１波長帯域は、５００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、第２波長帯域は、６５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、前記第３波長帯域は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域である。この例においては、光発電装置１は、保護層３００側からは黄色又は金色（第１波長帯域の光の色）に見えるようにし、太陽光のうちの青色の波長帯域（第３波長帯域）の光を第１の波長帯域に変換反射を繰り返すことで閉じ込め、効率的に光電変換することができる。
【０１１５】
この例は第３波長帯域が第１波長帯域より短波長であったが、アップコンバート変換材料を用いることで第１波長帯域より長波長でも可能になる。
【０１１６】
また、変換層は保護層より保護することができる。
【０１１７】
このような構成にすることで、反射する波長と閉じ込める波長、発電特性を自由に選択でき、高い意匠性を保ちつつ、薄膜なので曲面構造が可能な、より効率の高い太陽電池が実現できる。
【０１１８】
（実施例５）
図６は、実施例５に係る光発電装置１を示す図である。光発電装置１は、第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０、第３光学機能層２３０及び保護層３００を備えている。第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０、第３光学機能層２３０及び保護層３００は、第２電極１３０、光電変換層１２０、第１電極１１０、第３光学機能層２３０、第１光学機能層２１０及び保護層３００の順に並んでいる。
【０１１９】
第１電極１１０は、透光性を有している。第１電極１１０は、透明電極であり、より具体的には、一例において、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなっている。
【０１２０】
光電変換層１２０は、後述する第１波長帯域および第２波長帯域の光を電気的にエネルギーに変換する。電変換層１２０は、第１電極１１０と第２電極１３０の間にあって、第１電極１１０及び第２電極１３０に電気的に接続しており、光電変換層１２０の電気的エネルギーは、第１電極１１０及び第２電極１３０から出力される。光電変換層１２０は、有機層であり、バルクヘテロ接合を有している。光電変換層１２０は、透光性を有している。
【０１２１】
第２電極１３０は、光反射性を有している。第２電極１３０は、反射導電層であり、より具体的には、一例において、金属（例えば、アルミニウムや銀や金など）を含んでいる。このようにして、第２電極１３０は、反射層１３２として機能しており、特に後述する第４波長帯域の光を反射することができる。
【０１２２】
第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射し、第２波長帯域の光を透過し、第３波長帯域の光を透過する。第１光学機能層２１０によって、光発電装置１は、保護層３００側からは、第１波長帯域の光の色に見えるようになる。具体的には、第１光学機能層２１０は、互いに積層された複数の樹脂層を含んでいる。より具体的には、第１光学機能層２１０は、交互に積層された高屈折率ポリマー層及び低屈折率ポリマー層を含んでいる。各ポリマー層の厚さ及び屈折率を調整することで、第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射し、第２波長帯域の光を透過し、第３波長帯域の光を透過することが可能になる。このような平面性の良い薄膜多層ポリマー層を用いた場合、光発電装置１は、金属に類似した光沢を有するようになる。
【０１２３】
第３光学機能層２３０は、第３波長帯域の光を一部第４波長帯域の光に変換する。第４波長帯域の光は、第１波長帯域のうちの少なくともいずれかの波長帯域である。このため、第１光学機能層２１０は、第４波長帯域の光を反射することができ、光を閉じ込めることができる。
【０１２４】
第３光学機能層２３０は、短い波長から長い波長へのダウンコンバートの時は蛍光体や量子ドットを含んでおり、いる。長い波長から短い波長へのアップコンバートは希土類イオン含有材料を有している。
【０１２５】
このような量子ドットなどダウンコンバート可能な材料や希土類イオン含有材料などアップコンバート可能な材料を用いた場合、第３光学機能層２３０は、一の波長の光を他の波長の光に変換することが可能になる。
【０１２６】
保護層３００は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有している。光電変換層１２０及び有機層による第１光学機能層２１０は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光（すなわち、紫外線）によって劣化しやすい。保護層３００は、このような紫外線による劣化を低減することができる。
【０１２７】
光発電装置１は、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、光発電装置１の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、１０％以下の透過率を有している。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、物質を加熱させる可能性がある。光発電装置１は、このような波長帯域の光を実質的に遮断することができる。特に光発電装置１を基材（例えば、自動車の板金）に取り付ける場合、太陽光のうちの１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光による基材の温度上昇を軽減することができる。
【０１２８】
一例において、保護層３００が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を保護層３００によって実質的に遮断することができる。
【０１２９】
他の例において、第１光学機能層２１０が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、第１光学機能層２１０の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を第１光学機能層２１０によって実質的に遮断することができる。
【０１３０】
次に、図６を用いて光発電装置１の動作の一例を説明する。この例では、太陽光が保護層３００側から光発電装置１に入射する。太陽光は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を含んでいる。
【０１３１】
まず、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光は、保護層３００によって遮断される。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、光発電装置１（例えば、保護層３００又は第１光学機能層２１０）によって遮断される。
【０１３２】
次いで、保護層３００の透過光のうちの第１波長帯域の光は、第１光学機能層２１０によって反射し、保護層３００の透過光のうちの第２波長帯域の光は、第１光学機能層２１０を透過し、保護層３００の透過光のうちの第３波長帯域の光は、第１光学機能層２１０を透過する。
【０１３３】
次いで、第３波長帯域の光は、第３光学機能層２３０によって一部第４波長帯域の光に変換され、残りは反射される。
【０１３４】
次いで、第２波長帯域の光及び第４波長帯域の光は、第１電極１１０を透過する。
【０１３５】
次いで、第２波長帯域の光は、光電変換層１２０によって電気的エネルギーに変換される。第４波長帯域の光は、光電変換層１２０を透過する。
【０１３６】
次いで、第４波長帯域の光は、第２電極１３０（反射層１３２）によって反射する。のため、第４波長帯域の光は、反射層１３２と第１光学機能層２１０の間で反射を繰り返し、閉じ込められ効率的に発電する。
【０１３７】
このようにして、光発電装置１は、保護層３００側からは第１波長帯域の光の色が見え、かつ太陽光のうちの第２波長帯域の光のエネルギーと効率的に第３波長帯域の光のエネルギーを電気的エネルギーに変換することができる。
【０１３８】
一例において、第１波長帯域は、５００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下のうちの少なくともいずれか例えば５００ｎｍから６００ｎｍの緑の波長帯域であり、第２波長帯域は、７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、前記第３波長帯域は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、第４波長帯域は、５００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下のうちの一部例えば５００ｎｍから６００ｎｍの緑の波長帯域である。この例においては、光発電装置１は、保護層３００側からは緑（第４波長帯域の光の色）に見えるようにし、太陽光のうちの近赤外線の波長帯域（第２波長帯域）の光のエネルギーと反射により閉じ込められた第４波長領域に変換された第３波長帯域の光エネルギーを電気的エネルギーに変換することができる。
この例では第３波長帯は第１波長帯より短波長側の例を示したが、アップコンバート型波長変換層を用いる場合、長波長側の波長でもよい。
【０１３９】
（実施例６）
図７は、実施例６に係る光発電装置１を示す図である。光発電装置１は、第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０及び保護層３００を備えている。第１電極１１０、光電変換層１２０、第２電極１３０、第１光学機能層２１０及び保護層３００は、第２電極１３０、光電変換層１２０、第１電極１１０、第１光学機能層２１０及び保護層３００の順に並んでいる。
【０１４０】
第１電極１１０は、透光性を有している。第１電極１１０は、透明導電層であり、より具体的には、一例において、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなっている。
【０１４１】
光電変換層１２０は、後述する第２波長帯域の光を電気的にエネルギーに変換する。電変換層１２０は、第１電極１１０と第２電極１３０の間にあって、第１電極１１０及び第２電極１３０に電気的に接続しており、光電変換層１２０の電気的エネルギーは、第１電極１１０及び第２電極１３０から出力される。光電変換層１２０は、有機層であり、バルクヘテロ接合を有している。光電変換層１２０は、透光性を有している。
【０１４２】
第２電極１３０は、後述する第３波長帯域とは異なる波長帯域の光について光反射性を有しており、第３波長帯域の光について光吸収性を有している。このようにして、第２電極１３０は、第３波長帯域の光について、吸収層１３４として機能している。吸収層１３４によって、保護層３００側から出力される反射光中の第３波長帯域の光（第４波長に変換された残りの第３波長の光）の量を抑えることができる。一例において、吸収層１３４が緑色及び赤色の光を反射し、青色の光を吸収する場合、吸収層１３４は、Ａｕ−Ｃｕ合金からなる。他の例において、吸収層１３４が黄緑色の光を反射する場合、吸収層１３４は、Ａｕ−Ａｇ合金（Ａｕ：７５％、Ａｇ：２５％）からなる。
【０１４３】
第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射・透過し、第２波長帯域の光を透過する。第１光学機能層２１０によって、光発電装置１は、保護層３００側からは、下地が見えるとともに第１波長帯域の光の色に見えるようになる。具体的には、第１光学機能層２１０は、互いに積層された複数の樹脂層を含んでいる。より具体的には、第１光学機能層２１０は、交互に積層された高屈折率ポリマー層及び低屈折率ポリマー層を含んでいる。各ポリマー層の厚さ及び屈折率を調整することで、第１光学機能層２１０は、第１波長帯域の光を反射・透過し、第２波長帯域の光を透過・することが可能になる。このような平坦多層のポリマー層を用いた場合、光発電装置１は、金属に類似した光沢を有するようになる。
【０１４４】
保護層３００は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下好ましくは１０％以下の透過率を有している。有機層、特に光電変換層１２０及び第１光学機能層２１０は、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光（すなわち、紫外線）によって劣化しやすい。保護層３００は、このような紫外線による劣化を低減するすることができる。
【０１４５】
光発電装置１は、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断し、具体的には、反射し、又は吸収する。より具体的には、光発電装置１の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下、好ましくは１０％以下の透過率を有している。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、物質を加熱させる可能性がある。光発電装置１は、このような波長帯域の光を実質的に遮断することができる。特に光発電装置１を基材（例えば、自動車の板金）に取り付ける場合、太陽光のうちの１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光による基材の温度上昇を軽減することができる。
【０１４６】
一例において、保護層３００が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、保護層３００の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、３０％以下好ましくは１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を保護層３００によって実質的に遮断することができる。
【０１４７】
他の例において、第１光学機能層２１０が１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域の光を遮断してもよく、具体的には、反射してもよく、又は吸収してもよい。より具体的には、第１光学機能層２１０の透過率スペクトルは、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下のうちのいずれかの波長において、１０％以下の透過率を有していてもよい。これにより、１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を第１光学機能層２１０によって実質的に遮断することができる。
【０１４８】
次に、図７を用いて光発電装置１の動作の一例を説明する。この例では、太陽光が保護層３００側から光発電装置１に入射する。太陽光は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光を含んでいる。
【０１４９】
まず、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域の光は、保護層３００によって遮断される。１５００ｎｍ以上１０００μｍ以下の波長帯域の光は、光発電装置１（例えば、保護層３００又は第１光学機能層２１０）によって遮断される。
【０１５０】
次いで、保護層３００の透過光のうちの第１波長帯域の光は、第１光学機能層２１０によって反射・透過し、保護層３００の透過光のうちの第２波長帯域の光は、第１光学機能層２１０を透過する。
【０１５１】
次いで、第１の波長帯域の一部と第２波長帯域の光は、第１電極１１０を透過する。
【０１５２】
次いで、第２波長帯域の光は、光電変換層１２０によって電気的エネルギーに変換される。第１３波長帯域の光の一部は、光電変換層１２０を透過する。
【０１５３】
次いで、第１波長帯域内の第３波長帯域の光は、第２電極１３０（吸収層１３４）によって吸収される。吸収層１３４によって、保護層３００側から出力される反射光中の第３波長帯域の光の量を抑えることができる。言い換えると、吸収層１３４によって、光発電装置１は、保護層３００側からはアルミニウムや銀を用いた電極と異なる色の電極を見ることができる。
【０１５４】
このようにして、光発電装置１は、保護層３００側からは第１波長帯域の光の色が見えると同時に、第３波長帯が吸収された色の電極が見えるようにすることができ、太陽光のうちの第２波長帯域の光を電気的にエネルギーに変換することができる。すなわち従来はアルミや銀などの白系が主だった電極の色を変えることができ、意匠性に優れた太陽電池が実現できる。また色を変えたうえで形状も変えるとさらに意匠性が向上する。
【０１５５】
一例において、第１波長帯域は、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、第２波長帯域は、７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域であり、第３波長帯域は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のうちの少なくともいずれかの波長帯域である。この例においては、光発電装置１は、保護層３００側からは、電極が黄色又は金色（第１波長帯域の光の色）に見えるようにすることができ、太陽光のうちの近赤外線の波長帯域（第２波長帯域）の光のエネルギーを電気的エネルギーに変換することができる。この例では第３光学機能層２３０で波長変換を行った例を示したが、第１光学機能層２１０が一部透過する場合など第３光学変換層がない場合でも本効果がある。
【０１５６】
（実施例７）
図８は、実施例７に係る光発電装置１を示す図である。図８に示す例において、光発電装置１は、図１に示した例と同様にして、保護層１０、光学機能層２０、基板３０ａ、平坦化層３０ｂ、バリア層３０ｃ、透明電極３０ｄ、バッファ層３０ｅ（バッファ層３０ｅ１）、光電変換層３０ｆ及び反射電極３０ｇを含んでおり、特に図８に示す例では、光電変換層３０ｆと反射電極３０ｇの間にバッファ層３０ｅ（バッファ層３０ｅ２）を含んでいる。
【０１５７】
図８に示す例において、光発電装置１は、モジュールとなっている。具体的には、透明電極３０ｄ、バッファ層３０ｅ１、光電変換層３０ｆ及びバッファ層３０ｅ２をそれぞれ含む複数の積層体がバリア層３０ｃの表面上でバリア層３０ｃの表面に沿って並んでいる。隣り合う２つの積層体のうちの一方の積層体のバッファ層３０ｅ２ともう一方の積層体の透明電極３０ｄは、反射電極３０ｇを介して電気的に互いに接続している。つまり、複数の積層体は、バリア層３０ｃの表面上で直列に接続している。特に図８に示す例では、光発電装置１は、絶縁層４０を備えている。絶縁層４０は、透明電極３０ｄと光電変換層３０ｆが反射電極３０ｇを介して短絡することを防止するために設けられている。
【０１５８】
図８に示す例では、複数の反射電極３０ｇによってパターンを形成している。このようなパターンが形成されていても、図１を用いて説明したように、保護層１０側からパターンが透けて見えることを例えば赤外線透過インクによって防止することができる。
【０１５９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【０１６０】
１０  光発電装置
１１０  第１電極
１２０  光電変換層
１２０  電変換層
１３０  第２電極
１３２  反射層
１３４  吸収層
２１０  第１光学機能層
２２０  第２光学機能層
２３０  第３光学機能層
３００  保護層
【図１】
2018137323.tif 000003
【図２】
2018137323.tif 000004
【図３】
2018137323.tif 000005
【図４】
2018137323.tif 000006
【図５】
2018137323.tif 000007
【図６】
2018137323.tif 000008
【図７】
2018137323.tif 000009
【図８】
2018137323.tif 000010