(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池の光電変換効率を向上する。【解決手段】前面ガラス２、封止材３、太陽電池セル４及びバックシート５を有する太陽電池モジュールにおいて、封止材３には、近紫外光〜青色光で励起されることにより緑色光〜近赤外光を発光する蛍光体７が混入されており、蛍光体７は３００ｎｍ以上に励起帯が存在し、長波長側の励起端波長が４１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下に存在する。蛍光体７は母体材料が（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４、Ｂａ２ＳｉＯ４、Ｓｒ３ＳｉＯ５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）３ＳｉＯ５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７、Ｃａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７、Ｂａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２のいずれかを含む。この構成は、波長変換の効率が高いため、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。【選択図】図１
2011181813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を保護する封止材で構成される封止材シートであって、
前記封止材には蛍光体が混合されており、
前記蛍光体は母体材料が（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４、Ｂａ２ＳｉＯ４、Ｓｒ３ＳｉＯ５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）３ＳｉＯ５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７、Ｃａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７、Ｂａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２のいずれかを含むことを特徴とする封止材シート。
【請求項２】
請求項１に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の付活剤がＥｕ、Ｍｎ、Ｃｅのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする封止材シート。
【請求項３】
太陽電池を保護する封止材で構成される封止材シートであって、
前記封止材には蛍光体が混合されており、
前記蛍光体は母体材料がＭＡｌＳｉＮ３で表され、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする封止材シート。
【請求項４】
請求項３に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の母体材料がＣａＡｌＳｉＮ３、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３のいずれかを含むことを特徴とする封止材シート。
【請求項５】
請求項３に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の付活剤がＥｕであることを特徴とする封止材シート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の平均粒径が１０ｎｍ以上、２０μｍ以下であることを特徴とする封止材シート。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の平均粒径をＡ（μｍ）とし、封止材への添加量をＢ（重量％）とするとき、０．００４Ａ≦Ｂ≦８．７Ａであることを特徴とする封止材シート。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の封止材シートであって、
前記蛍光体の平均粒径をＡ（μｍ）とし、封止材への添加量をＢ（重量％）とするとき、０．００８Ａ≦Ｂ≦４．３Ａであることを特徴とする封止材シート。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の封止材シートであって、
前記封止材がエチレンー酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を主成分とすることを特徴とする封止材シート。
【請求項１０】
透明基板と封止材と太陽電池セルとバックシートを有する太陽電池モジュールであって、
光が太陽電池セルに到達するまでの経路中に蛍光体を含み
前記蛍光体は母体材料が（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４、Ｂａ２ＳｉＯ４、Ｓｒ３ＳｉＯ５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）３ＳｉＯ５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７、Ｃａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７、Ｂａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２のいずれかを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の付活剤がＥｕ、Ｍｎ、Ｃｅのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１２】
太陽電池を保護する封止材で構成される太陽電池モジュールであって、
光が太陽電池セルに到達するまでの経路中に蛍光体を含み
前記蛍光体は母体材料がＭＡｌＳｉＮ３で表され、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのいずれか一種または複数種の元素であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の母体材料がＣａＡｌＳｉＮ３、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３のいずれかを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１４】
請求項１２に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の付活剤がＥｕであることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の平均粒径が１０ｎｍ以上、２０μｍ以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の平均粒径をＡ（μｍ）とし、封止材への添加量をＢ（重量％）とするとき、０．００４Ａ≦Ｂ≦８．７Ａであることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１７】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記蛍光体の平均粒径をＡ（μｍ）とし、封止材への添加量をＢ（重量％）とするとき、０．００８Ａ≦Ｂ≦４．３Ａであることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１８】
請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記封止材がエチレンー酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を主成分とすることを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換材料の技術に関し、特に、蛍光体に近紫外光〜青色光を照射して励起し、発光を起こして波長変換を行い、太陽電池の効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の量子効率は、一般に紫外光〜青色光の領域では緑色光〜近赤外光の領域に比べて低い。従って、太陽電池に到達する光の波長成分のうち、紫外光〜青色光の波長の光を緑色光〜近赤外光の光に波長変換することによって、太陽電池の量子効率の高い波長領域の光を増加させて、太陽電池の効率を向上することができる。従来から太陽電池に光が到達する経路中に波長変換膜を設置することにより、太陽電池の効率が向上することが知られている。
【０００３】
例えば、「特許文献１」では、蛍光着色剤を波長変換材料として用いている。また、「特許文献２」では、希土類錯体含有ＯＲＭＯＳＩＬ複合体を用いている。また、「非特許文献１」では、有機金属錯体を用いている。しかしながら、「非特許文献１」に記載の技術では上記の蛍光着色剤及び有機金属錯体では耐久性が不充分であるため、長期間にわたる太陽電池用波長変換材料としての機能の保持が困難である。また有機金属錯体の波長変換量子効率は０．６程度と低いことも課題である。また、「特許文献３」では蛍光体を用いた太陽電池用波長変換材料が記載されているが、「特許文献３」では具体的な効率向上量の数値が記載されておらず、「特許文献４」でも発電効率の向上の効果は十分ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７３７７号公報
【特許文献２】特開２０００−３２７７１５号公報
【特許文献３】特開２００３−２１８３７９号公報
【特許文献４】特開平７−２０２２４３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】第５８回錯体化学討論会予稿集１ＰＦ−０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池用の波長変換材料に有機金属錯体を用いる場合には、その耐久性を向上することが課題である。また、有機金属錯体の波長変換の量子効率が０．６程度と低いことも課題である。そのため、無機系化合物である蛍光体を太陽電池用波長変換材料として用いる取組みがなされている。しかしながら、従来の波長変換材料の波長変換効率では太陽電池の光電変換効率を十分向上するには至っておらず、光電変換効率をさらに向上することが求められている。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、波長変換材料の波長変換効率を向上し、太陽電池の光電変換効率を向上することができる構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。すなわち、太陽電池を保護する封止材で構成される封止材シートであって、前記封止材には蛍光体が混合されており、前記蛍光体は母体材料が（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４、Ｂａ２ＳｉＯ４、Ｓｒ３ＳｉＯ５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）３ＳｉＯ５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７、Ｃａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７、Ｂａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２のいずれかを含むことを特徴とする封止材シートである。
【０００９】
また、本発明による他の形態の主なものとしては、透明基板と封止材と太陽電池セルとバックシートを有する太陽電池モジュールであって、光が太陽電池セルに到達するまでの経路中に蛍光体を含み前記蛍光体は母体材料が（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４、Ｂａ２ＳｉＯ４、Ｓｒ３ＳｉＯ５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）３ＳｉＯ５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７、Ｃａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７、Ｂａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２のいずれかを含むことを特徴とする太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では波長変換材料の効率が高いため、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。また、本発明では、波長変換材料として蛍光体を使用するが、蛍光体は、安定性に優れているので、信頼性の高い太陽電池モジュールを実現することができる。
【００１１】
また、封止材シートに波長変換材材料である蛍光体を混入させることによって、生産性の優れた、光電変換効率の高い太陽電池モジュールを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】封止材に波長変換材料を混合した場合の太陽電池モジュールの模式図である。
【図２】封止材と太陽電池素子の間に波長変換層を形成した場合の太陽電池モジュールの模式図である。
【図３】反射防止膜に波長変換材料を混合した場合の太陽電池モジュールの模式図である。
【図４】反射防止膜と前面ガラスの間に波長変換層を形成した場合の太陽電池モジュールの模式図である。
【図５】太陽電池モジュールを集光型太陽電池に取り込んだ場合の集光型太陽光発電装置の模式図である。
【図６】太陽電池の発電電力増加分の波長変換材料励起端波長依存性を示すグラフである。
【図７】光散乱強度の粒径依存性を示すグラフである。
【図８】本発明の波長変換材料の励起スペクトル及び発光スペクトルである。
【図９】本発明の他の波長変換材料の励起スペクトル及び発光スペクトルである。
【図１０】本発明の他の波長変換材料の励起スペクトル及び発光スペクトルである。
【図１１】本発明の他の波長変換材料の励起スペクトル及び発光スペクトルである。
【図１２】本発明の他の波長変換材料の励起スペクトル及び発光スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜太陽電池モジュールの構造＞
本発明の太陽電池モジュールの構造を図１に示す。太陽電池モジュール１は太陽光が入射する側に設置する前面ガラス２、封止材（透明樹脂）３、太陽電池セル（太陽電池素子）４、及びバックシート５からなり、前面ガラス２の太陽光が入射する側には反射防止膜６が形成されている。反射防止膜はあることが望ましいが、なくてもよい。
【００１４】
前面ガラス２はその成分がガラスのほか、ポリカーボネート、アクリル、ポリエステル、フッ化ポリエチレンなど太陽光の入射を妨げないよう透明であれば、これらの材料のものを用いることもできる。また、封止材３は保護材としての役割があり、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セル４を覆うように配置されている。また、封止材としては、ＥＶＡ（エチレン−ビニル酢酸共重合体）のほか、シリコンのポッテイング材、ポリビニルブチラールなどを用いることもできる。
【００１５】
太陽電池セル４としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、薄膜化合物半導体太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池等の様々な太陽電池素子を用いることができる。この太陽電池セル４は太陽電池モジュール１内に１つ乃至複数配置されており、複数配置される場合は電気的にインターコネクタで接続されている。また、バックシート５としては耐候性、高絶縁性、及び強度を持たせるため、金属層及びプラスチックフィルム層とすることが出来る。
【００１６】
波長変換材料７は図１に示すように封止材３に混合して用いることができる。この場合には、封止材３が近紫外〜青色光を吸収して、緑色〜近赤外光を放出する波長変換層を構成している。また、波長変換膜を封止材３といっしょに太陽電池モジュールを作製するため、製造工程が簡素化できる。
【００１７】
また、前記波長変換層は、少なくとも太陽光が太陽電池セル４に入射する間に存在していればよく、少なくとも前面ガラス２の受光表面及び前面ガラス２と太陽電池セル４との間のいずれかにあればよい。また、波長変換層は太陽電池セルに入射する光のみ吸収できればよいので、少なくとも太陽電池セル４への太陽光の入射部に変換された光を供給することができる位置に存在していればよく、太陽電池モジュール１の表面積と同じ面積で均一に存在しなくともよい。
【００１８】
従って、太陽電池モジュールの構造としては、図１に示す構成のほか、図２に示すように封止材３の太陽電池セル側に波長変換層８を形成することができる。この場合には波長変換材料から放出された光の太陽電池素子までの距離が短く、光の拡散を抑えることができる。
【００１９】
また、図３に示すように反射防止膜６を設ける場合は、波長変換材料７を反射防止膜６に混練して用いることができる。この場合には、反射防止膜６といっしょに波長変換膜を作製するため製造工程を簡素化できる。また、前面ガラス２による紫外光の吸収がない前面ガラスの表面に波長変換膜を形成するため、紫外光を可視光〜近赤外光に波長変換することができる。つまり、紫外光のほうが波長変換後の光よりもガラスによる吸収が大きいためである。
【００２０】
また、図４に示すように反射防止膜６と前面ガラス２の間に波長変換膜８を形成することができる。この場合には前面ガラス２による紫外光の吸収がない表面に波長変換膜８を形成するため、紫外光を可視光〜近赤外に波長変換することができる。
【００２１】
また、上記の構成に集光レンズ９、支持枠１０、基板１１などを用いて図５のように集光型太陽電池として使用することもできる。波長変換材料によってエネルギーの高い短波長の光をエネルギーの低い長波長の光に変換し、太陽電池素子のバンドギャップ以上の過剰なエネルギーが減少するため、集光型太陽電池として用いても太陽電池素子の温度上昇を抑えることができる。
【００２２】
以上のように光が太陽電池に到達するまでの経路中に、蛍光体を含む材料を設置した構造である太陽電池としては、前面ガラス２や封止材３の材料に混合する方法、適当な溶媒に波長変換材料７を配合して所望の箇所に塗布する方法などが考えられ、太陽電池セル４における太陽光の吸収を妨げず、波長変換材料７の機能を損なわない形態であれば、いずれの方法であってもよい。その中でも、図１に示す波長変換材料７を封止材３に混練して用いる方法は製造方法が簡素化でき、波長変換材料７を設置する方法として優れている。
【００２３】
＜波長変換材料としての励起端波長、粒径、添加濃度＞
太陽電池の量子効率は一般に青色光から近紫外光になり、入射する光の波長が短波長になるにつれて低下する。一方、波長変換材料としては蛍光体の量子効率は０．７〜０．９程度のものが用いられる。ここでいう量子効率は、蛍光体への入射光に対する蛍光体からの出射光の割合で、量子効率測定装置によって測定することが出来る。また、蛍光体の発光は等方的であり、太陽電池セルに向かわない後方発光の成分がある。
【００２４】
このため、太陽電池の量子効率の低下と蛍光体の量子効率及び後方発光の割合がトレードオフになる励起帯の波長が存在する。太陽光スペクトル強度のある３００ｎｍ以上に励起帯がある蛍光体の長波長側の励起端波長を変化させた場合の発電電力増加分を試算した結果を図６に示す。ここで、励起端波長とは励起スペクトルにおける長波長側の励起強度が立ち上がる波長のことであり、励起スペクトルのピーク強度の１０％となる波長を示すこととする。
【００２５】
波長変換による発電電力の増加は量子効率０．６〜０．９では励起端波長が３５０〜６７０nmで見られる。発電電力の増加は励起端波長が４３０〜５００nmの時に最も大きい。すなわち、波長変換材料の量子効率が０．６〜０．９であれば、励起端波長が４３０〜５００nmの範囲の波長変換材料を用いることで、太陽電池の発電電力を最大限向上することができ、量子効率が０．７〜０．９であれば、励起端波長が４５０〜５００nmの範囲の波長変換材料を用いることで、太陽電池の発電電力を最大限向上することができる。また、波長変換材料の量子効率が０．７以上の場合には、励起端波長がさらに４１０〜６００ｎｍのものを用いても、従来の有機錯体（量子効率０．６程度）を用いた波長変換の場合より太陽電池の発電電力を向上することができる。
【００２６】
一方、蛍光体では上記の後方発光による損失の他に、光学散乱による損失もあり、その程度は粒径と添加濃度に関係する。波長変換材料の粒径と光散乱強度の関係は、太陽光の波長を５００nmとすると、光散乱強度はミー散乱によりその半分の２５０nmの粒径で最大となる。光散乱強度と粒径の関係を図７に示す。２５０nmより小さい粒径では散乱強度はレイリー散乱に支配され粒径が小さいほど散乱強度は減少し、また２５０nmより大きい粒径では幾何光学散乱に支配され、粒径が大きいほど光散乱強度は低下する。粒径が小さいと光散乱強度は低下するが、蛍光体の発光強度が低下する。また、粒径が大きすぎると添加濃度を多くする必要があり、封止材の機能を損ねる。粒径の設定にはこれらのことを考慮する必要があるが、10nm〜20μｍの粒径範囲が適当である。
【００２７】
次に、波長変換材料の封止材中への添加濃度としては、太陽光が入射する側において、入射してきた光子が太陽電池セルに達するまでに少なくとも１個の蛍光体粒子が存在し、封止材中に混合された蛍光体に太陽光がまんべんなく当たることが望ましい。
【００２８】
添加濃度が過剰だと光学散乱が増加し、また添加濃度が過少だと波長変換されず素通りする光が増加する。そのため、平均粒径２．３μｍの蛍光体の場合の添加濃度は２重量％となる。また、平均粒径が５．８μｍの蛍光体の場合の添加濃度は５重量％となる。また、平均粒径が１．２μｍの蛍光体の場合には添加濃度は１重量％となる。従って、蛍光体の平均粒径が１〜５μｍの場合には、添加濃度は１〜５重量％となる。つまり、粒径の大きな蛍光体を並べると、蛍光体の重量％は大きくなるということである。ただし、ここでは蛍光体の必要量を計算した結果であり、この量の前後で最適濃度が存在する。
【００２９】
従って、蛍光体の平均粒径をＡ（μｍ）とすれば、最適濃度範囲であるＢ（重量％）は最適濃度２Ａ／２．３の１／２００倍程度から効果が現れ始め、１０倍程度まで効果が見られる。従って、蛍光体の濃度は０．００４Ａ≦Ｂ≦８．７Ａの範囲で良好であり、光のストッピング及び光散乱を考慮すれば、より好ましくは最適濃度２Ａ／２．３の１／１００倍程度から５倍程度の範囲で波長変換の効果が高い。従って、蛍光体の濃度は０．００８Ａ≦Ｂ≦４．３Ａの範囲で最適になる。
【００３０】
＜波長変換材料の選定＞
波長変換材料としては、５００ｎｍ以下の近紫外光〜青色光を５００ｎｍ〜１１００ｎｍの緑色光〜近赤外光に光変換して太陽電池セルに入射させることのできる材料が好ましい。特に太陽光スペクトル強度のある３００ｎｍ以上に励起帯があり、量子効率が０．７以上あり、励起端波長が４１０〜６００ｎｍにある材料が好ましい。特に励起端波長が４３０〜５００ｎｍにある材料が最も好ましい。さらに、輝度寿命及び耐湿性の点から、各種ディスプレイ、ランプ、及び白色ＬＥＤ等に用いられる無機蛍光体材料が好ましい。ただし、励起帯が近紫外光〜青色光に分布しているものに限る。本発明では、このような観点から励起帯が近紫外光〜青色光に存在し、さらに光変換効率の高い蛍光体材料組成を選定した。なお、蛍光体は、蛍光灯、ブラウン管、プラズマディスプレイ装置等において、非常に長い使用実績があり、信頼性が確立されているものが多い。
【００３１】
本発明に用いられる波長変換材料である蛍光体は、母体材料がＭｘＳｉｙＯＺで表される化合物で、Ｍはバリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、スカンジウムの群から選ばれるいずれか一種または複数種の元素であり、その化合物の組成比は２≦ｘ≦５、１≦ｙ≦３、４≦ｚ≦１２の範囲である。また、その化合物とは（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４、Ｂａ２ＳｉＯ４、Ｓｒ３ＳｉＯ５、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）３ＳｉＯ５、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７、Ｃａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７、Ｂａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２を例として挙げることができる。また、発光中心として添加する付活剤がユウロピウム、マンガン、セリウムの群から選ばれる、いずれか一種または複数種の元素である。以下、これらの蛍光体のいくつかの測定例を以下に示す。
【００３２】
波長変換材料としてユウロピウムを添加した平均粒径１５μｍの（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体を用いた。この蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルを図８に示す。３００ｎｍから５００ｎｍにかけて励起帯が広がっている。また、発光スペク太陽電池における３００ｎｍ〜５００ｎｍの領域の内部量子効率は緑色５２８ｎｍにおける内部量子効率よりも低いため、（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体を用いて波長変換することによって、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。
【００３３】
また、波長変換材料としてユウロピウムを添加した平均粒径１６μｍのＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いた。この蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルを図９に示す。３００ｎｍから５８０ｎｍにかけて励起帯が広がっている。また、発光スペクトルでは、５８０ｎｍに発光ピークが見られる。波長変換の量子効率は７３％であった。太陽電池における３００ｎｍ〜５８０ｎｍの領域の内部量子効率は橙色５８０ｎｍにおける内部量子効率よりも低いため、Ｓｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いて波長変換することによって、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。
【００３４】
また、波長変換材料としてセリウムを添加した平均粒径１５μｍのＢａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体を用いた。この蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルを図１０に示す。３００ｎｍから５００ｎｍにかけて励起帯が広がっている。また、発光スペクトルでは、５１０ｎｍに発光ピークが見られる。波長変換の量子効率は７５％であった。太陽電池における３００ｎｍ〜５００ｎｍの領域の内部量子効率は緑色５１０ｎｍにおける内部量子効率よりも低いため、Ｂａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体を用いて波長変換することによって、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。
【００３５】
次に、本発明に用いられる波長変換材料である蛍光体は、母体材料がＭＡｌＳｉＮ３で表される化合物で、Ｍはバリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウムのいずれか一種または複数種の元素である。また、その化合物とはＣａＡｌＳｉＮ３、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３を例として挙げることができる。また、発光中心として添加する付活剤がユウロピウムである。
【００３６】
波長変換材料としてユウロピウムを添加した平均粒径１０μｍのＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体を用いた。この蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルを図１１に示す。３００ｎｍから６００ｎｍにかけて励起帯が広がっている。また、発光スペクトルでは、６２５ｎｍに発光ピークが見られる。波長変換の量子効率は７９％であった。３００ｎｍ〜６００ｎｍの領域の太陽電池の内部量子効率は赤色６２５ｎｍにおける内部量子効率よりも低いため、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体を用いて波長変換することによって、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。
【００３７】
また、波長変換材料としてユウロピウムを添加した平均粒径１０μｍの（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体を用いた。この蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルを図１２に示す。３００ｎｍから６００ｎｍにかけて励起帯が広がっている。また、発光スペクトルでは、６１０ｎｍに発光ピークが見られる。波長変換の量子効率は８０％であった。３００ｎｍ〜６００ｎｍの領域の太陽電池の内部量子効率は赤色６１０ｎｍにおける内部量子効率よりも低いため、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体を用いて波長変換することによって、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。
【００３８】
以上のように本発明で用いる蛍光体は、励起波長帯が３００ｎｍ以上に存在し、かつ励起端波長が４１０〜６００ｎｍの範囲に存在し、かつ量子効率は０．７以上と高い。したがって太陽電池の発電効率を向上させることが可能である。
【００３９】
また、本発明に用いられる蛍光体の平均粒径は１０ｎｍ〜２０μｍである。ここで、蛍光体の平均粒径は、以下のように規定することができる。粒子（蛍光体粒子）の平均粒径を調べる方法としては、粒度分布測定装置で測定する方法及び電子顕微鏡で直接観察する方法などがある。
【００４０】
電子顕微鏡で調べる場合を例にとると、平均粒径は以下のように算出することができる。粒子の粒径の変量（・・・、０．８〜１．２μｍ、１．３〜１．７μｍ、１．８〜２．２μｍ、・・・、６．８〜７．２μｍ、７．３〜７．７μｍ、７．８〜８．２μｍ、・・・など）の各区間を階級値（・・・、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、・・・、７．０μｍ、７．５μｍ、８．０μｍ、・・・）で表し、これをｘｉとする。そして、電子顕微鏡で観察された各変量の度数をｆｉで示すことにすれば、平均値Ａは次のように表される。
【００４１】
Ａ＝Σｘｉｆｉ／Σｆｉ＝Σｘｉｆｉ／Ｎ
ただし、Σｆｉ＝Ｎである。本発明による蛍光体は励起帯波長が波長変換材料として適合しているため、太陽電池用波長変換材料として優れた効果を得ることができる。
【００４２】
＜太陽電池モジュールの作製＞
次に、前記波長変換材料を用いて太陽電池モジュールを作製した。透明樹脂（ＥＶＡ）に有機過酸化物、架橋助剤及び接着向上材を少量添加し、０．１重量％の割合で平均粒径１６μｍのＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を混合して、８０℃に加熱したロールミルを用いて混練した後、２枚のポリエチレンテレフタレート間にプレスを用いて挟んで、厚さ０．５ｍｍのＥＶＡを主成分とした封止材３を作製した。
【００４３】
次に、この封止材３を室温まで放冷し、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がして、前面ガラス２、太陽電池セル４、バックシート５と共に図１のように積層して、１５０℃に設定した真空ラミネータで予備圧着した。予備圧着された積層物を１５５℃のオーブンで３０分間加熱し、架橋及び接着を行って太陽電池モジュール１を作製した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が５％増加した。また、蛍光体の輝度寿命は有機金属錯体を用いた場合に比べて向上した。
【００４４】
次に、波長変換材料として平均粒径１０nm〜１００nmのＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いて、前記太陽電池モジュールと同様に作製し、その電流量を測定した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が５％増加した。蛍光体の平均粒径が１０nm〜１００nmと小さいために、蛍光体の輝度は低いが、散乱も低いので、電流量を５％増加させることが出来る。
【００４５】
次に、波長変換材料として平均粒径５０nm〜２５０nmのＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いて、前記太陽電池モジュールと同様に作製し、その電流量を測定した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が６％増加した。蛍光体の平均粒径が５０nm〜２５０nmと大きくなっているので、蛍光体の輝度が上昇する一方、図７に示すように、散乱は大きくなっていないので、電流量を６％増加させることが出来る。
【００４６】
次に、波長変換材料として平均粒径２０蛍光体の平均粒径２００nm〜５００nmのＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いて、前記太陽電池モジュールと同様に作製し、その電流量を測定した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が４％増加した。蛍光体の平均粒径２００nm〜５００nmのようにさらに大きくなっているので、輝度は向上するが、図７に示すように、散乱も増加するので、増加する電流量は４％程度となっている。
【００４７】
次に、波長変換材料として平均粒径４００nm〜１μｍのＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いて、前記太陽電池モジュールと同様に作製し、その電流量を測定した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が４％増加した。蛍光体の平均粒径４００nm〜１μｍのようにさらに大きくなっているので、輝度は向上するが、図７に示すように、散乱も増加するので、増加する電流量は４％程度となっている。
【００４８】
次に、波長変換材料として平均粒径０．８μｍ〜２μｍのＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いて、前記太陽電池モジュールと同様に作製し、その電流量を測定した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が５％増加した。蛍光体の平均粒径０．８μｍ〜２μｍのようにさらに大きくなっているので、輝度が向上し、また、図７に示すように、散乱は減少に転ずるので、電流量を５％増加させることが出来る。
【００４９】
次に、波長変換材料として平均粒径１μｍ〜５μｍのＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いて、前記太陽電池モジュールと同様に作製し、その電流量を測定した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が５％増加した。蛍光体の平均粒径１μｍ〜５μｍのようにさらに大きくなっているので、輝度が向上し、また、図７に示すように、散乱は減少に転ずるので、電流量を５％増加させることが出来る。
【００５０】
次に、波長変換材料として平均粒径３μｍ〜２０μｍのＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いて、前記太陽電池モジュールと同様に作製し、その電流量を測定した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が５％増加した。蛍光体の平均粒径３μｍ〜２０μｍのようにさらに大きくなっているので、輝度が向上し、また、図７に示すように、散乱は減少に転ずるので、電流量を５％増加させることが出来る。
【００５１】
次に、波長変換材料として平均粒径１５μｍの（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体を用いて、前記太陽電池モジュールと同様に作製し、その電流量を測定した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が２．５％増加した。また、蛍光体の輝度寿命は有機金属錯体を用いた場合に比べて向上した。
【００５２】
次に、波長変換材料として平均粒径１０μｍのＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体を用いて、前記太陽電池モジュールと同様に作製し、その電流量を測定した。本発明では波長変換材料として励起帯の適合した蛍光体を用いており、さらに光変換効率の高い波長変換材料を用いているため、太陽電池モジュールの電流量が大きく、波長変換材料を用いない場合に比べて電流量が４％増加した。また、蛍光体の輝度寿命は有機金属錯体を用いた場合に比べて向上した。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、薄膜多結晶シリコン太陽電池、薄膜化合物半導体太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池などの太陽電池モジュールに利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  太陽電池モジュール
２  前面ガラス
３  封止材
４  太陽電池素子
５  バックシート
６  反射防止膜
７  波長変換材料
８  波長変換膜
９  集光レンズ
１０  支持枠
１１  基板。
【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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