(57)【要約】【課題】受光面における電極の影の面積を小さくして発電効率を向上させる。【解決手段】光源２００から円錐状に拡散する光２５０を受光して発電する発電パネル３００であって、発電パネル３００は複数の発電セルによって形成され、各発電セルの受光面３０５には発電した電流を集電する複数の電極３５１−３５４が設けられ、各発電セルは複数の電極３５１−３５４によって相互に電気的に接続され、複数の電極３５１−３５４は発電パネル３００上で閉ループを描き発電パネル３００の外周側の電極ほど隣接する電極との間隔が広がるように設けられ、複数の電極３５１−３５４の長手方向に対して直交する方向の複数の電極３５１−３５４の断面形状において、複数の電極３５１−３５４の光源２００側または受光面３０５側の電極辺の幅は発電パネル３００の外周側の電極ほど短く、かつ、発電パネル３００の外周側または光源２００の光軸２６０側の電極辺の傾斜角度は発電パネル３００の外周側の電極ほど小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から円錐状に拡散する光を受光して発電する発電パネルであって、
前記発電パネルは複数の発電セルによって形成され、
前記各発電セルの受光面には発電した電流を集電する複数の電極が設けられ、
前記各発電セルは前記複数の電極によって相互に電気的に接続され、
前記複数の電極は前記発電パネル上で閉ループを描き前記発電パネルの外周側の電極ほど隣接する電極との間隔が広がるように設けられ、
前記複数の電極の長手方向に対して直交する方向の前記複数の電極の断面形状において、前記複数の電極の光源側または受光面側の電極辺の幅は前記発電パネルの外周側の電極ほど短く、かつ、前記発電パネルの外周側または前記光源の光軸側の電極辺の傾斜角度は前記発電パネルの外周側の電極ほど小さい、発電パネル。
【請求項２】
前記複数の電極の光源側の電極辺の幅が前記発電パネルの外周側の電極ほど短くなっているときには、前記発電パネルの外周側の電極辺の傾斜角度が前記発電パネルの外周側の電極ほど小さい、請求項１に記載の発電パネル。
【請求項３】
前記複数の電極の受光面側の電極辺の幅が前記発電パネルの外周側の電極ほど短くなっているときには、前記光源の光軸側の電極辺の傾斜角度が前記発電パネルの外周側の電極ほど小さい、請求項１に記載の発電パネル。
【請求項４】
前記電極の電極辺の傾斜角度をθとし、前記電極に前記光源から入射される光の入射角度をＡとすると、θ≦９０°−Ａである、請求項１から３のいずれかに記載の発電パネル。
【請求項５】
前記複数の電極は、前記発電パネルの受光面に、前記発電パネルの受光面の中心から同心状に設けている、請求項１に記載の発電パネル。
【請求項６】
前記複数の電極は、前記発電パネルの受光面に、四角形または円形で閉ループを描く、請求項５に記載の発電パネル。
【請求項７】
前記電極は、光を透過しない材料によって形成されている、請求項１から６のいずれかに記載の発電パネル。
【請求項８】
前記電極には、傾斜角度のある電極辺上において、前記光源の光を透過させる透明電極が前記電極の長手方向に延びるように設けられている、請求項７に記載の発電パネル。
【請求項９】
前記電極と前記透明電極とは一体化して矩形形状となるように形成されている、請求項８に記載の発電パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電効率を向上させた発電パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出量の低減のため、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）の導入に注目が集まっている。これらの電気自動車の中には、ルーフに発電パネルを取り付け、走行中や停車中でも、給電を可能としたものがある。
【０００３】
ルーフに発電パネルを備える電気自動車は、太陽光が照射されることによる給電以外にたとえば、人工光を照射することで発電させる充電ステーションに立ち寄ってする給電することができる。
【０００４】
一般的に、太陽光発電パネルは太陽光（平行光）を照射することを前提に構成されている。ところが、充電ステーションの光照射装置からは、たとえば、発光ダイオード、レーザダイオードなど光源から発せられる人工的な拡散光が照射される。
【０００５】
発電パネルの発電効率は、太陽光を照射したときよりも拡散光を照射したときの方が低下する。太陽光は光の強度分布が場所に依らず均一であるが、人工的な拡散光は光の強度分布が場所に依り不均一だからである。人工的な拡散光を照射したときの発電効率の低下を抑えるためには、特許文献１に記載されているような、集光式の光電変換装置を用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９８６０５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、発電パネルの受光面に対し上面から光を照射する場合には、引用文献１に記載されているような集光式の光電変換装置を用いても、受光面に設けられている電極の影が生じ、この影によって発電パネルの発電効率が低下する。
【０００８】
太陽光のように、発電パネルの受光面に対し平行に照射される平行光の場合には、入射光に対して発電パネルを垂直に向けることで電極の影をなくし発電効率の最大化を図ることができる。しかし、発電パネルの受光面に対し円錐状に照射される拡散光の場合には、ある光軸中心付近の位置の電極に対して光が垂直に照射されるように発電パネルの向きを合わせたとしても、他の位置の電極では影が生じてしまう。このため、電極の全体で影をなくすことができず、発電パネルの発電効率の低下は免れない。
【０００９】
また、拡散光の場合には、一般的には拡散光の光軸中心付近の光の照射強度が最も強く、光軸から離れるにしたがって光の照射強度は弱くなる。発電パネルの外周部分では、光の照射強度が弱くなるばかりではなく、電極の影が大きくなるので、発電パネルの発電効率は大幅に低下する。
【００１０】
本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解消するために成されたものであり、受光面における電極の影の面積を小さくして、発電効率を向上させた発電パネルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための発電パネルは、光源から円錐状に拡散する光を受光して発電する発電パネルであって、発電パネルは複数の発電セルによって形成され、各発電セルの受光面には発電した電流を集電する複数の電極が設けられ、各発電セルは複数の電極によって相互に電気的に接続され、複数の電極は発電パネル上で閉ループを描き発電パネルの外周側の電極ほど隣接する電極との間隔が広がるように設けられ、複数の電極の長手方向に対して直交する方向の複数の電極の断面形状において、複数の電極の光源側または受光面側の電極辺の幅は発電パネルの外周側の電極ほど短く、かつ、発電パネルの外周側または光源の光軸側の電極辺の傾斜角度は発電パネルの外周側の電極ほど小さい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような構成を有する発電パネルによれば、受光面の電極の影の面積が小さくなり、発電効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光照射装置を備える充電ステーションの概略構成図である。
【図２】実施形態１に係る発電パネルの断面図である。
【図３】実施形態１に係る発電パネルの電極の断面図である。
【図４】図３の電極の作用の説明に供する図である。
【図５】発電パネルの受光面に設けた複数の電極の配線形態を示す図である。
【図６】発電パネルの受光面に設けた複数の電極の他の配線形態を示す図である。
【図７】実施形態２に係る発電パネルの断面図である。
【図８】実施形態２に係る発電パネルの電極の断面図である。
【図９】実施形態３に係る発電パネルの断面図である。
【図１０】実施形態３に係る発電パネルの電極の断面図である。
【図１１】実施形態４に係る発電パネルの断面図である。
【図１２】実施形態４に係る発電パネルの電極の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照しながら本発明に係る発電パネルの実施形態を、［実施形態１］から［実施形態４］に分けて説明する。図１は、光照射装置を備える充電ステーションの概略構成図である。
【００１５】
近年、ルーフに発電パネルを備える電気自動車の開発が進められている。この種の電気自動車の充電は、充電ステーションにおいて、光照射装置から発電パネルに光を照射することによって行う。
【００１６】
図１に示すように、充電ステーション１００は電気自動車１１０を充電させるための充電スペース１２０を有する。充電スペース１２０には、光照射装置（以下、光源という）２００を設置してある。電気自動車１１０のルーフには、発電パネル３００が設けてある。
【００１７】
図１のように、電気自動車１１０を充電させるときには、充電スペース１２０に電気自動車１１０を入庫し、充電を指示する。充電の指示がされると、光源２００から発電パネル３００にレーザ光２５０が照射される。発電パネル３００は照射されているレーザ光２５０によって発電し、電気自動車１１０の二次電池を充電する。
【００１８】
なお、実施形態としては、光源２００から照射される拡散光としてレーザ光２５０を例示するが、これ以外に、白熱電球、蛍光灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源から照射される拡散光を用いても良い。
【００１９】
［実施形態１］
以下、図面を参照しながら実施形態１に係る発電パネルを説明する。図２は、実施形態１に係る発電パネルの断面図である。図３は、実施形態１に係る発電パネルの電極の断面図である。図４は、図３の電極の作用の説明に供する図である。図５は、発電パネルの受光面に設けた複数の電極の配線形態を示す図である。図６は、発電パネルの受光面に設けた複数の電極の他の配線形態を示す図である。
【００２０】
（発電パネルの構成）
図２に示すように、光源２００は発電パネル３００上高さＨの位置に設けられ、発電パネル３００は、その受光面３０５において、光源２００から円錐状に拡散するレーザ光２５０を受光して発電する。光源２００から発電パネル３００に向けて照射される光の照射角度は２Ａ（たとえば６０°）であり、照射されるレーザ光２５０は光源２００の光軸２６０を通る線上において照射幅Ｌを有する。なお、照射幅Ｌ＝Ｈ×ｔａｎ（Ａ）×２である。
【００２１】
発電パネル３００は、Ｓｉ、Ｇｅなどの元素半導体、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＣＩＧＳ（ＣｕＩｎＧａＳｅ）などの化合物半導体、色素増感太陽電池、有機太陽電池などが用いられ、光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電パネル３００は、図２に示すように、電力発生に寄与する発電領域３１０を有する。発電パネル３００がＳｉやＣｄＴｅなどの半導体で構成されているときには、ｐｎ接合近傍にできる空乏層が発電領域３１０となる。
【００２２】
発電パネル３００は、図５および図６に示すように、複数（４枚）の発電セル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄによって形成されている。なお、実施形態１では、発電パネル３００が４枚の発電セル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄによって形成されている場合を例示しているが、発電セルの枚数や大きさは、発電パネル３００に要求される発電量、電圧などによって適宜変更しても良い。
【００２３】
図５および図６に示すように、発電パネル３００の受光面３０５には、発電パネル３００で発生したキャリア（電子または正孔）を集電し、外部に運ぶ役割を有する、複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４が設けられている。各発電セル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄは、複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４によって相互に電気的に接続されている。複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４は、光源２００のレーザ光２５０（図２参照）を遮らないようにするためにライン状に形成されている。
【００２４】
複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４は、発電パネル３００上で閉ループを描き、発電パネル３００の外周側の電極ほど隣接する電極との間隔が広がるように設けている。発電パネル３００の外周側のレーザ光２５０（図２参照）の照射強度は小さいので、外周側の電極（たとえば電極３５４）の断面積が部分的に小さくなっても、電極のジュール損の影響を小さく抑えることができる。また、電極による影の面積が減少することによって、発電パネル３００の発電効率を向上させることができる。複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４は、発電パネル３００の受光面３０５に、受光面３０５の中心Ｏから同心状に設けている。複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４を同心状に配置すると、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の長手方向に直交する方向の断面形状を同一にすることができ、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の加工、または、製造が単純化できる。
【００２５】
図５に示す、複数の電極の配線形態では、複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４が発電パネル３００の受光面３０５に、受光面３０５の中心Ｏから同心状に、四角形状で閉ループを描くように設けられている。電極３５４と電極３５３との間隔Ｄ３は、電極３５３と電極３５２との間隔Ｄ２よりも大きく、電極３５３と電極３５２との間隔Ｄ２は、電極３５２と電極３５１との間隔Ｄ１よりも大きい。つまり、電極の間隔は、Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係にある。また、図６に示す、複数の電極の他の配線形態では、複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４が発電パネル３００の受光面３０５に、受光面３０５の中心Ｏから同心状に、円形で閉ループを描くように設けられている。電極３５４と電極３５３との間隔Ｄ３は、電極３５３と電極３５２との間隔Ｄ２よりも大きく、電極３５３と電極３５２との間隔Ｄ２は、電極３５２と電極３５１との間隔Ｄ１よりも大きい。つまり、図５の配線形態と同様、電極の間隔は、Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係にある。
【００２６】
各電極３５１、３５２、３５３、３５４の間隔を、図５および図６に示すような関係とすると、レーザ光２５０の照射強度が最も大きい光軸２６０（図２参照）付近では電極の間隔が小さくなるので、発電された電流を流しやすくなる。一方、レーザ光２５０の照射強度が小さい発電パネル３００の外周付近では電極の間隔が大きくなるので、電極の影による発電効率の低下を抑制できる。
【００２７】
図５および図６に示す複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４は、光を透過しない材料、たとえば、銅、アルミニウムなどの導電率の高い材料によって形成されている。導電率の高い材料を用いることによって、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の断面積を小さくすることができる。発電パネル３００の受光面３０５上における電極３５１、３５２、３５３、３５４の占有面積が小さくなるので、発電パネル３００の発電効率の低下を抑制できる。
【００２８】
図２に戻って、発電パネル３００は、光を入射して光電変換を行なう発電領域３１０、発電領域３１０の受光面３０５側に設けた反射防止層３２０、発電領域３１０の反射防止層３２０とは反対側の面に設けた裏面電極３３０とを有する。
【００２９】
図２に示すように、発電パネル３００の受光面３０５には、図５および図６に示した複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４が設けられている。複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４は、発電領域３１０と電気的に接続され、反射防止層３２０から露出している。各電極３５１、３５２、３５３、３５４は、図３に示すように、光源２００から照射される光２６５に沿うように、斜めにカットされた形状となっている。各電極３５１、３５２、３５３、３５４が受光面３０５上に形成する影の面積を小さくするためである。影の面積が小さくなると、発電パネル３００の受光面３０５における受光面積が増えるので、発電パネル３００の発電効率が向上する。
【００３０】
図２に示すように、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の長手方向に対して直交する方向の電極３５１、３５２、３５３、３５４の断面形状において、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の光源２００側の電極辺の幅は、発電パネル３００の外周側の電極ほど狭くなっている。
【００３１】
たとえば、図３に示すように、電極３５４の長手方向に対して直交する方向の電極３５４の断面形状は台形形状である。この台形形状において、電極３５４の光源２００側の電極辺３５４Ａの幅Ｗ１は、他の電極３５１、３５２、３５３の光源２００側の電極辺の幅Ｗ１と比較して最短である。各電極３５１、３５２、３５３、３５４の光源２００側の電極辺の幅Ｗ１の寸法は、電極３５１＞電極３５２＞電極３５３＞電極３５４の関係となっている。
【００３２】
なお、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の受光面３０５側の電極辺の幅はすべて同じであり、図３の電極３５４の電極辺３５４Ｃの幅Ｗ２となっている。また、光源２００側の電極辺３５４Ａの幅Ｗ１は、受光面３０５側の電極辺３５４Ｃの幅Ｗ２よりも狭い。
【００３３】
また、図２に示すように、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の長手方向に対して直交する方向の電極３５１、３５２、３５３、３５４の断面形状において、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の発電パネル３００の外周側の電極辺の傾斜角度は、発電パネル３００の外周側の電極ほど小さくなっている。
【００３４】
たとえば、図３に示すように、電極３５４の発電パネル３００の外周側の電極辺３５４Ｄの傾斜角度θは、他の電極３５１、３５２、３５３の発電パネル３００の外周側の電極辺の傾斜角度と比較して最小である。各電極３５１、３５２、３５３、３５４の発電パネル３００の外周側の電極辺の傾斜角度θは、電極３５１＞電極３５２＞電極３５３＞電極３５４の関係となっている。なお、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の光源２００の光軸２６０側の電極辺の傾斜角度はすべて同じ９０°である。
【００３５】
ここで、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の発電パネル３００の外周側の電極辺の傾斜角度をθとし、各電極３５１、３５２、３５３、３５４のそれぞれに光源２００から照射される光２６５の入射角度をＡとする。各電極３５１、３５２、３５３、３５４の電極辺の傾斜角度θと各電極３５１、３５２、３５３、３５４に対する入射角度Ａとの関係は、「θ≦９０°−Ａ」を満たすようにしている。
【００３６】
たとえば、図３に示した電極３５４の場合、電極辺３５４Ｄの傾斜角度θは、９０°から、光源２００から電極３５４に照射される光２６５の入射角度Ａを差し引いた角度以下としてある。電極辺３５４Ｄの傾斜角度θと電極３５４への入射角度Ａとの関係をこのように設定すると、図３に示すように、電極辺３５４Ａによって形成される影が電極辺３５４Ｃによって形成される影よりも大きくなることはない。つまり、電極３５４によって形成される影の大きさは、Ｗ２を超えることがなく、影の大きさを最小化できる。
【００３７】
電極３５４の電極辺３５４Ｄが傾斜してなく、その傾斜角度θが９０°であったとすると、電極辺３５４Ａの幅は電極辺３５４Ｃと同じＷ２となり、電極辺３５４Ａによって形成される影の大きさは、Ｗ２＋Ｗ３となる。しかし、電極辺３５４Ｄを傾斜させ、その傾斜角度θと電極３５４に照射される光２６５の入射角度Ａとの関係を上記のように設定すると、電極辺３５４Ｃの幅のＷ２の部分だけが影を形成する。電極辺３５４Ａの幅が短くなった分、Ｗ３の部分は影を形成しなので、電極３５４の影の面積は最小化される。影の面積が減少した分、発電パネル３００の受光面３０５の受光面積が増加し、発電パネル３００の発電効率が向上する。
【００３８】
（発電パネルの作用）
次に、図２から図４を参照しながら、実施形態１に係る発電パネル３００の作用を説明する。
【００３９】
図２に示すように、光源２００から照射されたレーザ光２５０は照射角度２Ａの扇状の広がりを持って発電パネル３００に照射される。光源２００の光軸２６０に近い場所ではレーザ光２５０の入射角は鉛直（０°）に近く、光軸２６０から離れるにしたがって、レーザ光２５０の入射角は大きくなる。
【００４０】
図２に示した電極３５４の部分を拡大して示したのが図３である。電極３５４には、鉛直からＡだけ傾いている、光源２００から照射される光２６５が入射されている。この場合の電極３５４の影は電極辺３５４Ｃの幅とほぼ同じＷ２になる。電極辺３５４Ｄが鉛直であれば電極辺３５４Ａが形成するはずの影の幅Ｗ３の分だけ影の幅が減少する。
【００４１】
電極３５４の高さ（厚さ）をｈ、光源２００から照射される光２６５の入射角をＡとすると、減少する影の幅Ｗ３は次の式で表すことができる。
Ｗ３＝ｈ×ｔａｎ（Ａ）
Ｗ３＝Ｗ２−Ｗ１
以上の式を考慮すると、Ｗ３は電極３５４の高さｈに応じて増加することがわかる。したがって、電極３５４の電気抵抗を減少させるために電極３５４の高さｈを増加させても、発電パネル３００の発電効率が低下しないことがわかる。加えて、光源２００の光軸２６０から離れるほど光源２００から照射される光２６５の入射角度Ａが大きくなるが、発電パネル３００の発電効率は低下しないことがわかる。
【００４２】
たとえば、図４に示すように、計算を単純化するために、電極３５３、３５４の電極辺３５３Ｃ、３５４Ｃの幅Ｗ２と電極辺３５３Ｂ、３５４Ｂの高さｈをそれぞれ１０μｍとし、光源２００から照射される光２６５の入射角度Ａを３０°とする。この場合、電極３５３、３５４によって形成される影の幅は、電極辺３５３Ｃ、３５４Ｃの幅Ｗ２と同じ１０μｍとなり、電極辺３５４Ｄが鉛直であれば電極辺３５４Ａが形成するはずの影の幅Ｗ３は１０μｍ×０．５＝５μｍとなる。このため、電極３５３、３５４の影の幅Ｗ２＋Ｗ３は、それぞれ１５μｍとなり、実施形態１を適用することによって、電極に対する影の幅が１５μｍから１０μｍへと３３％も減少する。電極３５３、３５４の電極間隔をたとえば１０μｍと仮定すると、影の面積は５μｍ減少するので、発電パネル３００の発電効率は５０％も向上する。電極間隔が小さいときには、影の面積が減少することによる発電効率の向上の効果が特に大きくなることがわかる。
【００４３】
以上のように、実施形態１に係る発電パネル３００によれば、電極の形状を台形形状にして電極により形成される影の面積を減少させたので、発電パネル３００の発電効率を向上させることができる。
【００４４】
一般的に、集光式の光電変換装置や人工的な光源などにより、照射強度の強い光を照射して発電すると、発電パネルの発電量（発電電流）は大きくなるが、電極の電気抵抗によるジュール損が大きくなる。ジュール損を小さくするために電極の断面積を増やすと、電極の影がさらに大きくなるため、発電パネルの発電効率の低下が顕著になる。しかし、実施形態１に係る発電パネル３００によれば、ジュール損と電極により形成される影の面積の双方を減少させることができる。
【００４５】
（発電パネルの製造方法）
次に、実施形態１に係る発電パネル３００の複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４の製造方法について、簡単に説明する。
【００４６】
まず、発電パネル３００の表面上に薄く透明電極層を設ける。次に、この透明電極層の上に印刷技術を用いて複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４を形成する。実施形態１に係る電極は、断面形状を台形形状とするだけで良いので、従来の製造方法を大きく変更することなく製造できる。台形形状の電極の製造そのものはインプリント法などの印刷技術を用いて、矩形断面から台形形状に変更すればよく、製造コストを大幅に増加させるものではない。
【００４７】
［実施形態２］
次に、図面を参照しながら実施形態２に係る発電パネルを説明する。図７は、実施形態２に係る発電パネルの断面図である。図８は、実施形態２に係る発電パネルの電極の断面図である。
【００４８】
（発電パネルの構成）
実施形態２に係る発電パネル３００の構成は、実施形態１に係る発電パネル３００の構成と比較すると、図２に示す各電極３５１、３５２、３５３、３５４の断面形状だけが異なっている。発電パネル３００のその他の構成は、実施形態１に発電パネル３００の構成と同一である。
【００４９】
すなわち、図７に示すように、発電パネル３００の受光面３０５には、複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４が設けられている。複数の電極３５１、３５２、３５３、３５４は、発電領域３１０と電気的に接続され、反射防止層３２０から露出している。各電極３５１、３５２、３５３、３５４は、図８に示すように、光源２００から照射される光２６５に沿うように、実施形態１とは異なる面が、斜めにカットされた形状となっている。各電極３５１、３５２、３５３、３５４が受光面３０５上に形成する影の面積を小さくするためである。影の面積が小さくなると、発電パネル３００の受光面３０５における受光面積が増えるので、発電パネル３００の発電効率が向上する。
【００５０】
図７に示すように、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の長手方向に対して直交する方向の電極３５１、３５２、３５３、３５４の断面形状において、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の受光面３０５側の電極辺の幅は、発電パネル３００の外周側の電極ほど短くなっている。
【００５１】
たとえば、図８に示すように、電極３５４の長手方向に対して直交する方向の電極３５４の断面形状は、実施形態１の電極とは異なる向きの台形形状である。この台形形状において、電極３５４の受光面３０５側の電極辺３５４Ｃの幅Ｗ２は、他の電極３５１、３５２、３５３の受光面３０５側の電極辺の幅Ｗ２と比較して最短である。各電極３５１、３５２、３５３、３５４の受光面３０５側の電極辺の幅Ｗ２の寸法は、電極３５１＞電極３５２＞電極３５３＞電極３５４の関係となっている。
【００５２】
なお、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の光源２００側の電極辺の幅はすべて同じであり、図８の電極３５４の電極辺３５４Ａの幅Ｗ１となっている。また、受光面３０５側の電極辺３５４Ｃの幅Ｗ２は、光源２００側の電極辺３５４Ａの幅Ｗ１よりも狭い。
【００５３】
また、図７に示すように、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の長手方向に対して直交する方向の電極３５１、３５２、３５３、３５４の断面形状において、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の光源２００の光軸２６０側の電極辺の傾斜角度θは、発電パネル３００の外周側の電極ほど小さくなっている。
【００５４】
たとえば、図８に示すように、電極３５４の光源２００の光軸２６０側の電極辺３５４Ｂの傾斜角度θは、他の電極３５１、３５２、３５３の光源２００の光軸２６０側の電極辺の傾斜角度と比較して最小である。各電極３５１、３５２、３５３、３５４の光源２００の光軸２６０側の電極辺の傾斜角度θは、電極３５１＞電極３５２＞電極３５３＞電極３５４の関係となっている。なお、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の発電パネル３００の外周側の電極辺の傾斜角度はすべて同じ９０°である。
【００５５】
ここで、各電極３５１、３５２、３５３、３５４の光源２００の光軸２６０側の電極辺３５４Ｂの傾斜角度をθとし、各電極３５１、３５２、３５３、３５４のそれぞれに光源２００から照射される光２６５の入射角度をＡとする。各電極３５１、３５２、３５３、３５４の電極辺の傾斜角度θと各電極３５１、３５２、３５３、３５４に対する入射角度Ａとの関係は、「θ≦９０°−Ａ」を満たすようにしている。
【００５６】
たとえば、図８に示した電極３５４の場合、電極辺３５４Ｂの傾斜角度θは、９０°から、光源２００から電極３５４に照射される光２６５の入射角度Ａを差し引いた角度以下としてある。電極辺３５４Ｂの傾斜角度θと電極３５４への入射角度Ａとの関係をこのように設定すると、図８に示すように、電極辺３５４Ｃによって形成される影が電極辺３５４Ａによって形成される影よりも大きくなることはない。つまり、電極３５４によって形成される影の大きさは、Ｗ１を超えることがなく、影の大きさを最小化できる。
【００５７】
電極３５４の電極辺３５４Ｂが傾斜してなく、その傾斜角度θが９０°であったとすると、電極辺３５４Ｃの幅は電極辺３５４Ａと同じＷ１であり、電極辺３５４Ａと電極辺３５４Ｃとによって形成される影の大きさは、Ｗ１＋Ｗ３となる。しかし、電極辺３５４Ｂの傾斜角度θと電極３５４に照射される光２６５の入射角度Ａとの関係を上記のように設定すると、電極辺３５４Ａの幅のＷ１の部分だけが影を形成し、Ｗ３の部分は影を形成しない。このため、電極３５４の影の面積は最小化される。影の面積が減少した分、発電パネル３００の受光面３０５の受光面積が増えるので、発電パネル３００の発電効率が向上する。
【００５８】
電極３５４の高さ（厚さ）をｈ、光源２００から照射される光２６５の入射角をＡとすると、減少する影の幅Ｗ３は次の式で表すことができる。
Ｗ３＝ｈ×ｔａｎ（Ａ）
Ｗ３＝Ｗ１−Ｗ２
以上の式を考慮すると、Ｗ３は電極３５４の高さｈに応じて増加することがわかる。したがって、電極３５４の電気抵抗を減少させるために電極３５４の高さｈを増加させても、発電パネル３００の発電効率が低下しないことがわかる。加えて、光源２００の光軸２６０から離れるほど光源２００から照射される光２６５の入射角度Ａが大きくなるが、発電パネル３００の発電効率は低下しないことがわかる。
【００５９】
以上のように、実施形態２に係る発電パネル３００によれば、実施形態１に係る発電パネル３００と同様に、電極の形状を台形形状にして電極により形成される影の面積を減少させたので、発電パネル３００の発電効率を向上させることができる。
【００６０】
（発電パネルの作用、製造方法）
なお、実施形態２に係る発電パネル３００の作用と製造方法は、実施形態１に係る発電パネル３００と同一である。
【００６１】
［実施形態３］
次に、図面を参照しながら実施形態３に係る発電パネルを説明する。図９は、実施形態３に係る発電パネルの断面図である。図１０は、実施形態３に係る発電パネルの電極の断面図である。
【００６２】
（発電パネルの構成）
実施形態３に係る発電パネルの構成は、実施形態１に係る発電パネル３００の構成と比較すると、傾斜角度のある電極辺上において、光源の光を透過させる透明電極を電極の長手方向に延びるように設けている点が異なっている。発電パネル３００のその他の構成は、実施形態１の発電パネル３００の構成と同一である。
【００６３】
すなわち、図９に示すように、発電パネル３００の受光面３０５には、複数の電極３５１−１、３５２−１、３５３−１、３５４−１が設けられている。複数の電極３５１−１、３５２−１、３５３−１、３５４−１は、発電領域３１０と電気的に接続され、反射防止層３２０から露出している。各電極３５１−１、３５２−１、３５３−１、３５４−１は、図１０に示すように、光源２００から照射される光２６５に沿うように、斜めにカットされた形状の金属製の電極と、その斜めにカットされた形状の部分に、そのカットされた形状の部分を埋めるように設けた透明電極とによって形成されている。金属製の電極と透明電極とは一体化して矩形形状となっている。つまり、複数の電極３５１−１、３５２−１、３５３−１、３５４−１は、金属製の電極と透明電極とから形成される矩形状の複合電極となっている。
【００６４】
図９および図１０に示すように、電極３５４−１では、たとえば、台形形状の電極３５４の発電パネル３００の外周側の電極辺３５４Ｄ上に、三角形状の透明電極３７４を電極３５４の長手方向に設けている。このため、電極３５４と透明電極３７４とは一体化して四角形となる。
【００６５】
透明電極３７４は、実施形態３では、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：スズドープ酸化インジウム）を用いて形成している。しかし、透明電極３７４の材料はＩＯＴに限らず、ＺＡＯ（Ａｌ  ｄｏｐｅｄ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などの公知の材料を用いても良い。
【００６６】
一般的に、透明電極３７４の電気抵抗は、銅、アルミニウムなどの金属に比較して高いが、透明であるために影ができ難く、発電パネル３００の発電効率の低下を抑えることができる。
【００６７】
透明電極３７４は、図１０に示すように、電極３５４を矩形形状から台形形状へと変更するときにカットした部分に形成する。透明電極３７４の透過率は１００％ではないので、実施形態１と比較すると、Ｗ３の部分に若干の影はできる。しかし、Ｗ３の部分は完全に影になるわけではないので、発電パネル３００の発電効率の低下を抑えることができる。
【００６８】
一方、台形状の電極３５４と三角形状の透明電極３７４とで四角形状の電極３５４−１を構成しているので、電極３５４−１の電気抵抗は減少し、ジュール損が減少する。図１０のように、台形状の電極３５４と三角形状の透明電極３７４とで四角形状の電極３５４−１を構成した場合に、発電効率の低下を抑制する効果と、ジュール損の増加を抑制する効果とが、最も大きくなる。透明電極３７４の割合を、これより増加させると、電気抵抗の増加によりジュール損が増加し、これ以下とすると、影の面積が増加し、発電効率が低下するからである。
【００６９】
（発電パネルの作用、製造方法）
まず、発電パネル３００の表面上に薄く透明電極層を設ける。次に、この透明電極層の上に印刷技術を用いて、透明電極（たとえば３７４）と金属製の電極（たとえば３５４）からなる複合構造の電極３５４−１を形成する。実施形態３に係る電極は、２種類の材料を用いて形成するだけで良いので、従来の製造方法を大きく変更することなく製造することができる。
【００７０】
以上のように、実施形態３に係る発電パネル３００によれば、光の透過しない電極の形状を台形形状にし、その傾斜している面に三角形状の透明電極を設けているので、影の面積を減少させることができ、発電効率を向上させることができる。
【００７１】
［実施形態４］
次に、図面を参照しながら実施形態４に係る発電パネルを説明する。図１１は、実施形態４に係る発電パネルの断面図である。図１２は、実施形態４に係る発電パネルの電極の断面図である。
【００７２】
（発電パネルの構成）
実施形態４に係る発電パネルの構成は、実施形態２に係る発電パネル３００の構成と比較すると、傾斜角度のある電極辺上において、光源の光を透過させる透明電極を電極の長手方向に延びるように設けている点が異なっている。発電パネル３００のその他の構成は、実施形態３に発電パネル３００の構成と同一である。
【００７３】
すなわち、図１１に示すように、発電パネル３００の受光面３０５には、複数の電極３５１−１、３５２−１、３５３−１、３５４−１が設けられている。複数の電極３５１−１、３５２−１、３５３−１、３５４−１は、発電領域３１０と電気的に接続され、反射防止層３２０から露出している。各電極３５１−１、３５２−１、３５３−１、３５４−１は、図１２に示すように、光源２００から照射される光２６５に沿うように、実施形態３とは異なる面が、斜めにカットされた形状の金属製の電極と、その斜めにカットされた形状の部分に、そのカットされた形状の部分を埋めるように設けた透明電極とによって形成されている。金属製の電極と透明電極とは一体化して矩形形状となっている。つまり、複数の電極３５１−１、３５２−１、３５３−１、３５４−１は、金属製の電極と透明電極とから形成される矩形状の複合電極となっている。
【００７４】
図１１および図１２に示すように、たとえば、台形形状の電極３５４の発電パネル３００の外周側の電極辺３５４Ｂ上に、三角形状の透明電極３７４を電極３５４の長手方向に設けている。このため、電極３５４と透明電極３７４とは一体化して四角形となる。
【００７５】
透明電極３７４は、実施形態３と同一の材料で形成されている。
【００７６】
透明電極３７４は、図１２に示すように、電極３５４を矩形形状から台形形状へと変更するときにカットした部分に形成する。透明電極３７４の透過率は１００％ではないので、実施形態２と比較すると、Ｗ３の部分に若干の影はできる。しかし、Ｗ３の部分は完全に影になるわけではないので、発電パネル３００の発電効率の低下を抑えることができる。
【００７７】
一方、台形状の電極３５４と三角形状の透明電極３７４とで四角形状の電極３５４−１を構成しているので、電極３５４−１の電気抵抗は減少し、ジュール損が減少する。図１２のように、台形状の電極３５４と三角形状の透明電極３７４とで四角形状の電極を構成した場合に、発電効率の低下を抑制する効果と、ジュール損の増加を抑制する効果とが、最も大きくなる。透明電極３７４の割合を、これより増加させると、電気抵抗の増加によりジュール損が増加し、これ以下とすると、影の面積が増加し、発電効率が低下するからである。
【００７８】
（発電パネルの作用、製造方法）
発電パネル３００の製造方法は実施形態３と同一である。
【００７９】
以上のように、実施形態４に係る発電パネル３００によれば、光の透過しない電極の形状を台形形状にし、その傾斜している面に三角形状の透明電極を設けているので、影の面積を減少させることができ、発電効率を向上させることができる。
【００８０】
以上の実施形態１から４では、発電セルが発電した電流を集電する、発電パネル上に設けた、いわゆるバスバー電極を想定して説明した。しかし、本発明は、発電セルに設けられ、バスバー線に接続される、いわゆるグリッド線に対しても適用することができる。グリッド線はバスバー線と比較すると、その数がけた違いに多いので、本発明をグリッド線にも適用することによって、発電パネルの発電効率がさらに向上する。
【符号の説明】
【００８１】
１００  充電ステーション、
１１０  電気自動車、
１２０  充電スペース、
２００  光源、
２５０  レーザ光、
２６０  光軸、
２６５  光源から照射される光、
３００  発電パネル、
３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄ  発電セル、
３０５  受光面、
３１０  発電領域、
３２０  反射防止層、
３３０  裏面電極、
３５１、３５２、３５３、３５４  電極、
３５１−１、３５２−１、３５３−１、３５４−１  電極、
３５３Ａ、３５４Ａ  光源側の電極辺、
３５３Ｂ、３５４Ｂ  光軸側の電極辺、
３５３Ｃ、３５４Ｃ  受光面側の電極辺、
３５３Ｄ、３５４Ｄ  発電パネルの外周側の電極辺、
３７４  透明電極、
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  電極間の間隔、
Ｏ  発電パネルの中心、
Ｈ  光源から発電パネルまでの高さ、
Ｌ  レーザ光の照射幅、
Ａ  入射角度、
θ  傾斜角度
Ｗ１  光源側の電極辺の幅、
Ｗ２  受光面側の電極辺の幅、
Ｗ３  影を形成しない部分の幅、
ｈ  電極の高さ。
【図１】
2018181983.tif 000003
【図２】
2018181983.tif 000004
【図３】
2018181983.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018181983.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018181983.tif 000009
【図８】
2018181983.tif 000010
【図９】
2018181983.tif 000011
【図１０】
2018181983.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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