(57)【要約】【課題】太陽電池が組み込まれた装置について、太陽電池への入射光の強度を低下させることなく、太陽電池が組み込まれた部分の装飾性を向上させる技術を提供する。【解決手段】太陽電池装置１０４は、入射した光のうち第１軸方向の偏光成分を透過し、当該第１軸方向以外の偏光成分を散乱させる偏光散乱層１０４２と、偏光散乱層１０４２を透過した第１軸方向の偏光成分を透過する偏光反射層１０４３と、偏光反射層１０４３を透過した光を受光して発電する太陽電池層１０４１とを有する。【選択図】図２
2015090885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光のうち第１軸方向の偏光成分を透過し、当該第１軸方向以外の偏光成分を散乱させる偏光散乱層と、
前記偏光散乱層を透過した第１軸方向の偏光成分を透過する偏光反射層と、
前記偏光反射層を透過した光を受光して発電する太陽電池層と
を有する太陽電池装置。
【請求項２】
前記偏光散乱層よりも前記光の入射方向の上流側に設けられた透明な着色層
を有する請求項１に記載の太陽電池装置。
【請求項３】
前記偏光散乱層と前記偏光反射層との間に設けられた透明な着色層
を有する請求項１に記載の太陽電池装置。
【請求項４】
前記偏光散乱層には着色が施されている
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池装置。
【請求項５】
前記太陽電池層と前記偏光散乱層との間に設けられた空気層
を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の太陽電池装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の太陽電池装置を文字盤として有する時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池装置および時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
腕時計などの電子機器に太陽電池を組み込む技術が知られている。特許文献１には、腕時計の文字盤に関して、光を吸収して発電する物理化学的システムの層に、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、またはオパールガラスを基材とする半透明の基板を重ねることにより、光を散乱させ、審美感を向上させる技術が記載されている。特許文献２には、腕時計の側面および裏面からの光で発電する構造により、文字盤の装飾性を向上させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４２５３４号公報
【特許文献２】特開２０００−２２１２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、半透明の基板により光が散乱するため、太陽電池の発電効率が低下し、腕時計を動作させるのに適していなかった。本発明は、太陽電池が組み込まれた装置について、太陽電池への入射光の強度を低下させることなく、太陽電池が組み込まれた部分の装飾性を向上させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、入射した光のうち第１軸方向の偏光成分を透過し、当該第１軸方向以外の偏光成分を散乱させる偏光散乱層と、前記偏光散乱層を透過した第１軸方向の偏光成分を透過する偏光反射層と、前記偏光反射層を透過した光を受光して発電する太陽電池層とを有する太陽電池装置を提供する。本発明によれば、偏光散乱層以外の光散乱層が設けられた場合に比べて、太陽電池への入射光の強度を低下させることなく、太陽電池が組み込まれた部分の装飾性を向上させることができる。
【０００６】
別の好ましい態様において、前記偏光散乱層よりも前記光の入射方向の上流側に設けられた透明な着色層を有する。本発明によれば、着色層が偏光散乱層よりも光の入射方向の上流側に設けられていない場合に比べて、太陽電池が組み込まれた部分を濃い色合いにすることができる。
【０００７】
別の好ましい態様において、前記偏光散乱層と前記偏光反射層との間に設けられた透明な着色層を有する。本発明によれば、着色層が偏光散乱層と偏光反射層との間に設けられていない場合に比べて、太陽電池が組み込まれた部分を淡い色合いにすることができる。
【０００８】
別の好ましい態様において、前記偏光散乱層には着色が施されていることを特徴とする。本発明によれば、着色層を別途設けることなく、太陽電池が組み込まれた部分を着色することができる。
【０００９】
別の好ましい態様において、前記太陽電池層と前記偏光散乱層との間に設けられた空気層を有する。本発明によれば、空気層が設けられていない場合に比べて、太陽電池が組み込まれた部分の色を明るくすることができる。
【００１０】
また、本発明は、上記記載の太陽電池装置を文字盤として有する時計を提供する。本発明によれば、偏光散乱層以外の光散乱層が設けられた場合に比べて、太陽電池への入射光の強度を低下させることなく、太陽電池装置が組み込まれた時計の文字盤の装飾性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る時計を正面から見た概観図。
【図２】外装ケースをＡ―Ａ線に沿って切った場合の断面模式図。
【図３】太陽電池装置における光の伝播を示す図。
【図４】太陽電池装置における光の伝搬を示す図。
【図５】変形例１に係る時計の断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．構成
図１は、本発明の一実施形態に係る時計１を正面から見た概観図である。この例で、時計１は、文字盤に太陽電池装置が組み込まれた腕時計であり、文字盤に入射した光を電気エネルギーに変換して利用する。時計１は、外装ケース１１と、バンド１２とを有する。外装ケース１１は、太陽電池装置およびムーブメントなどの各種部品を収納する。バンド１２は、外装ケース１１に連結され、外装ケース１１を利用者の腕に装着させる。
【００１３】
図２は、時計１の外装ケース１１を図１のＡ―Ａ線に沿って切った場合の断面の模式図である。外装ケース１１は、正面に開口部１１０を有している。開口部１１０はカバーガラス１１１により覆われている。時計１は、外装ケース１１の内側に、指針１０２と、ムーブメント１０３と、太陽電池装置１０４とを有する。ムーブメント１０３は、時刻を計測し、指針１０２を駆動する。ムーブメント１０３は、太陽電池装置１０４が発電した電気を蓄えるために、図示せぬ二次電池を有する。太陽電池装置１０４は、外装ケース１１の外部から入射した光Ｌを利用して、ムーブメント１０３を動作させるための電気を発電する装置である。
【００１４】
太陽電池装置１０４は、太陽電池層１０４１と、偏光散乱層１０４２と、偏光反射層１０４３と、着色層１０４４とを有する。太陽電池層１０４１は、受光面に入射した光に応じて発電する層であって、例えば、アモルファスシリコンのｎ型半導体と真性半導体とｐ型半導体とが接合した層である。太陽電池層１０４１は、受光面が正面を向くように配置されている。偏光散乱層１０４２は、当該偏光散乱層１０４２を透過する光の透過軸（以下、「第１軸」という）を有しており、入射した光のうち第１軸方向の偏光を透過させ、第１軸方向以外の偏光を散乱させる。偏光散乱層１０４２は、太陽電池層１０４１の受光面よりも光の入射方向の上流側に設けられる。
【００１５】
偏光反射層１０４３は、当該偏光反射層１０４３を透過する光の透過軸（以下、「第２軸」という）を有しており、入射した光のうち第２軸方向の偏光を透過させ、第２軸方向以外の偏光を反射する。偏光反射層１０４３は、太陽電池層１０４１の受光面と偏光散乱層１０４２との間に設けられる。偏光散乱層１０４２と偏光反射層１０４３とは、第１軸と第２軸とが一致するように配置される。ここでいう「一致」とは、両者が完全に一致する場合だけでなく、両者のなす角が所定の範囲（例えば１０°以下）である場合も含む。なお、太陽電池装置１０４は、必ずしも偏光反射層１０４３を有していなくてもよい。
【００１６】
着色層１０４４は、決められた色に着色された透明な層である。ここでいう「透明」とは、光の透過率が決められた閾値以上であることをいう。着色層１０４４は、太陽電池層１０４１の発電効率の低下を回避する観点から、太陽電池層１０４１の感度が最大となる波長と重ならない色、または単色であることが望ましい。図２において、着色層１０４４は、偏光散乱層１０４２よりも光の入射方向の上流側に設けられている。なお、この例で、着色層１０４４には、目盛りバー、数字、またはドットなどの図示せぬインデックスが表示されている。図２において、太陽電池層１０４１、偏光散乱層１０４２、偏光反射層１０４３、および着色層１０４４はそれぞれ隣り合う層と空気の層（以下、「空気層」という）を介することなく接している。
【００１７】
図３は、時計１の正面に入射した光Ｌが伝播する様子を示す図である。図３は、着色層１０４４を透過した後の光Ｌが伝播する様子を示している。なお、図３では、説明の便宜上、偏光散乱層１０４２、偏光反射層１０４３、および太陽電池層１０４１を、間隔を空けて示している。以下の説明のため、３次元直交座標系を定義する。この座標系において、ｘ軸は図３の紙面に対して横方向、ｙ軸は図３に示す各層の奥行き方向、ｚ軸は図３に示す各層の厚さ方向を表す。矢印Ｐ１は、第１軸方向を示す。矢印Ｐ２は、第２軸方向を示す。この例で、偏光散乱層１０４２は、第１軸がｘ軸に沿うように配置されている。
偏光反射層１０４３は、第２軸がｘ軸に沿うように配置されている。
【００１８】
図３は、太陽電池装置１０４における光の伝播を示している。偏光Ｌ１は、振動方向が第１軸および第２軸に沿っているため、偏光散乱層１０４２および偏光反射層１０４３を透過し、太陽電池層１０４１の受光面に到達する。偏光Ｌ２は、振動方向が第１軸に沿っていないため、偏光散乱層１０４２において散乱される。散乱した偏光Ｌ２は、散乱前の偏光Ｌ２の進行方向に散乱される光（以下、「前方散乱光」という）と、散乱前の偏光Ｌ２の進行方向とは反対方向に散乱される光（以下、「後方散乱光」という）とに分かれる。前方散乱光は、偏光反射層１０４３に向かって伝播する。ここで、偏光Ｌ２の振動方向は、偏光散乱層１０４２において散乱されても変化しないため、前方散乱光は、振動方向が第２軸に沿っていない。そのため、前方散乱光は、偏光反射層１０４３において反射される。偏光反射層１０４３において反射された前方散乱光は、再び偏光散乱層１０４２において散乱される。後方散乱光は、着色層１０４４に向かって伝播する。
【００１９】
図４は、別の実施形態に係る太陽電池装置１０４における光の伝搬を示している。この例で、太陽電池装置１０４は、偏光反射層１０４３を有していない。図４において、偏光Ｌ１は、振動方向が第１軸に沿っているため、偏光散乱層１０４２を透過し、太陽電池層１０４１の受光面に到達する。偏光Ｌ２は、振動方向が第１軸に沿っていないため、偏光散乱層１０４２において散乱される。散乱された偏光Ｌ２のうち前方散乱光は、太陽電池層１０４１に向かって伝播する。後方散乱光は、着色層１０４４に向かって伝播する。
【００２０】
以上で示した通り、振動方向がｘ軸に沿った偏光Ｌ１は、太陽電池層１０４１の受光面に到達し、電気エネルギーに変換される。一方、振動方向がｘ軸に沿っていない偏光Ｌ２は、太陽電池層１０４１の受光面に到達することなく、散乱（および反射）される。したがって、偏光散乱層１０４２以外の光散乱層が設けられた場合に比べて、太陽電池層１０４１への入射光の強度を低下させることなく、太陽電池装置１０４が組み込まれた文字盤を明るい色にすることができ、時計１の装飾性を向上させることができる。
【００２１】
２．実施例
次に本発明の具体的実施例について説明する。ここでは、下記の試料を作製して光の透過率（ここでは入射光のうち太陽電池層１０４１の受光面に到達する光の割合）および反射率（ここでは入射光のうち散乱または反射された光の割合）を測定した。なお、実際の測定には、偏光散乱層には、帝人デュポンフィルム株式会社製の偏光散乱フィルムIMAJOR（登録商標）を用いた。偏光反射層をさらに設ける場合には、例えば、住友スリーエム株式会社製の偏光反射フィルム「ＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film,登録商標）」シリーズのフィルムを用いるとよい。
（実施例）
太陽電池装置の構成：偏光散乱層＋太陽電池層（図４相当）
透過率４６％、反射率３０％
（比較例）
太陽電池装置の構成：半透過散乱層＋太陽電池層
透過率２０％、反射率４０％
以上で示した通り、実施例においては、比較例よりも透過率が高くなった。
【００２２】
３．変形例
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下で説明する変形例のうち、２つ以上のものが組み合わされて用いられても良い。
【００２３】
（１）変形例１
太陽電池層１０４１、偏光散乱層１０４２、偏光反射層１０４３、および着色層１０４４はそれぞれ隣り合う層と空気層により隔てられていてもよい。
【００２４】
図５は、変形例１に係る時計１の外装ケース１１の断面模式図である。図５において、偏光散乱層１０４２と偏光反射層１０４３との間、および偏光反射層１０４３と太陽電池層１０４１との間には、空気層１０６がそれぞれ形成されている。空気層１０６は、例えば、偏光散乱層１０４２と偏光反射層１０４３との間、および偏光反射層１０４３と太陽電池層１０４１との間にスペーサー１０５をそれぞれ挟むことにより形成される。なお、外装ケース１１が、隣り合う層を隔てて支持することにより、空気層１０６が形成されてもよい。
【００２５】
（２）変形例２
着色層１０４４は、偏光散乱層１０４２よりも光の入射方向の上流側に設けられている場合に限らない。着色層１０４４は、例えば、偏光散乱層１０４２と偏光反射層１０４３との間に設けられてもよい。この場合、インデックスは偏光散乱層１０４２に表示される。また、時計１は、必ずしも着色層１０４４を有していなくてもよい。この場合、偏光散乱層１０４２に着色が施されてもよい。
【００２６】
（３）変形例３
時計１の構成は実施形態に記載された構成に限らない。例えば、時計１は、デジタル式の腕時計であってもよい。この場合、時計１は、文字盤および指針１０２に代えて液晶表示体を有する。別の例で、時計１は、送信局から標準電波を受信して時刻を修正する機能を備えた腕時計であってもよい。この場合、時計１は、標準電波を受信するためのアンテナを有する。さらに別の例で、時計１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）によりＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して時刻を修正する機能および測位機能を備えた腕時計であってもよい。この場合、時計１は、ＧＰＳアンテナを有する。また、太陽電池装置１０４は、時計以外の他の電子機器に組み込まれてもよい。太陽電池装置１０４が組み込まれる機器であれば、腕時計以外の機器であってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…時計、１１…外装ケース、１２…バンド、１１０…開口部、１１１…カバーガラス、１０２…指針、１０３…ムーブメント、１０４…太陽電池装置、１０４１…太陽電池層、１０４２…偏光散乱層、１０４３…偏光反射層、１０４４…着色層、１０５…スペーサー、１０６…空気層
【図１】
2015090885.tif 000003
【図２】
2015090885.tif 000004
【図３】
2015090885.tif 000005
【図４】
2015090885.tif 000006
【図５】
2015090885.tif 000007