(57)【要約】【課題】優れた美的外観を有するとともに良好な発電効率を得ることができるソーラーウオッチを提供する。【解決手段】入射した光に基づいて発電する発電層を含む太陽電池セルと、装飾部材が形成され、太陽電池セルの光の入射側に配置される文字盤と、を備え、太陽電池セルは、平面視した状態において装飾部材と重なる部分の少なくとも一部に設けられ、太陽電池セル５の一部に電気を流さないようにする発電抑制手段を含むソーラーウオッチに関する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光に基づいて発電する発電層を含む太陽電池セルと、
装飾部材が形成され、前記太陽電池セルの前記光の入射側に配置される文字盤と、を備え、
前記太陽電池セルは、平面視した状態において前記装飾部材と重なる部分の少なくとも一部に設けられ、前記太陽電池セルの一部に電気を流さないようにする発電抑制手段を含む
ソーラーウオッチ。
【請求項２】
前記発電抑制手段は、前記発電層の前記文字盤側に設けられる透明電極に設けられた開口部である
請求項１に記載のソーラーウオッチ。
【請求項３】
前記開口は、平面視した状態において、前記装飾部材に対応した形状を有する
請求項２に記載のソーラーウオッチ。
【請求項４】
前記発電抑制手段は、前記発電層の前記文字盤側に設けられる透明電極に設けられたスリットである
請求項１〜３のいずれか一項に記載のソーラーウオッチ。
【請求項５】
前記スリットは、平面視した状態において、前記装飾部材の外周縁部に対応した形状を有する
請求項４に記載のソーラーウオッチ。
【請求項６】
前記発電抑制手段は、前記太陽電池セルに形成された貫通孔である
請求項１〜５のいずれか一項に記載のソーラーウオッチ。
【請求項７】
前記貫通孔は、平面視した状態において、前記装飾部材に対応した形状を有する
請求項６に記載のソーラーウオッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーウオッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池の起電力を利用して動作するソーラーウオッチが注目されている（例えば、下記特許文献１参照）。このようなソーラーウオッチにおいては、太陽電池が十分な起電力を発生できるために十分な光量の光を受光する必要がある。そのため、従来、ソーラーウオッチ用の文字盤としては、一般的に光透過性の高いプラスチック部材が用いられていた。
【０００３】
しかしながら、プラスチックは、例えばＡｕ、Ａｇ等の一般的な金属材料に比べて高級感に欠け、美的外観が劣ってしまう。そのため、プラスチック基板上に接着剤を介して金属膜を貼着した時計用文字盤が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４８３６６号公報
【特許文献２】特開平１１−３２６５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、上記ソーラーウオッチにおいて、高級感に優れた金属材料を用いた文字盤を採用することも考えられる。しかしながら、この場合、金属材料からなる文字盤の装飾部が影となることで太陽電池が本来の発電能力を発揮できなくなってしまい、発電効率の低下を招いてしまう。
【０００６】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、優れた美的外観を有するとともに良好な発電効率を得ることができるソーラーウオッチを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様に従えば、入射した光に基づいて発電する発電層を含む太陽電池セルと、装飾部材が形成され、前記太陽電池セルの前記光の入射側に配置される文字盤と、を備え、前記太陽電池セルは、平面視した状態において前記装飾部材と重なる部分の少なくとも一部に設けられ、前記太陽電池セルの一部に電気を流さないようにする発電抑制手段を含むソーラーウオッチが提供される。
【０００８】
第１態様に係るソーラーウオッチによれば、発電抑制手段によって装飾部材と重なる部分の少なくとも一部において太陽電池セルを機能させなくすることができる。これにより、太陽電池セルは、装飾部材の影となる部分を発電に寄与させなくすることで抵抗成分を取り除くことができる。よって、装飾部材として金属部材を用いたとしても、抵抗成分による発電効率の低下が抑制される。したがって、優れた美的外観を有するとともに良好な発電効率を得ることができる。
【０００９】
上記態様において、前記発電抑制手段は、前記発電層の前記文字盤側に設けられる透明電極に設けられた開口部であることが好ましい。
この構成によれば、開口部が形成された透明電極に電流を流れなくすることができる。よって、開口部が形成された部分にて太陽電池セルを確実に発電させなくさせることができる。
【００１０】
上記態様において、前記開口部は、平面視した状態において、前記装飾部材に対応した形状を有することが好ましい。
この構成によれば、開口部が装飾部材に対応した形状となっているため、装飾部材の影となる部分を効率良く取り除くことができる。
【００１１】
上記態様において、前記発電抑制手段は、前記発電層の前記文字盤側に設けられる透明電極に設けられたスリットであることが好ましい。
この構成によれば、スリットが形成された透明電極に電流を流れなくすることができる。よって、スリットが形成された部分にて太陽電池セルを確実に発電させなくさせることができる。
【００１２】
上記態様において、前記スリットは、平面視した状態において、前記装飾部材の外周縁部に対応した形状を有することが好ましい。
この構成によれば、スリットが装飾部材に対応した形状となっているため、装飾部材の影となる部分を効率良く取り除くことができる。
【００１３】
上記態様において、前記発電抑制手段は、前記太陽電池セルに形成された貫通孔であることが好ましい。
この構成によれば、貫通孔が形成された部分にて太陽電池セルを確実に発電させなくさせることができる。
【００１４】
上記態様において、前記貫通孔は、平面視した状態において、前記装飾部材に対応した形状を有することが好ましい。
この構成によれば、貫通孔が装飾部材に対応した形状となっているため、装飾部材の影となる部分を効率良く取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るソーラーウオッチの概略構成を示す正面図。
【図２】第１実施形態に係るソーラーウオッチの要部構成を示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る太陽電池セルの概略構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図。
【図４】第１実施形態に係る太陽電池セルの効果を説明するためのグラフ。
【図５】第１実施形態に係る太陽電池セルの要部構成を示す図であり、（ａ）は太陽電池セルの電極における平面図、（ｂ）は太陽電池セルと文字盤との対応関係を示した平面図。
【図６】第１実施形態に係る太陽電池セルおよび文字盤の積層体の断面構成を示す図。
【図７】第２実施形態に係る太陽電池セルの概略構成を示す図であり、（ａ）は太陽電池セルの電極における平面図、（ｂ）は太陽電池セルと文字盤との対応関係を示した平面図。
【図８】第２実施形態に係る太陽電池セルおよび文字盤の積層体の断面構成を示す図。
【図９】第３実施形態に係る太陽電池セルの概略構成を示す図であり、（ａ）は太陽電池セルの電極における平面図、（ｂ）は太陽電池セルと文字盤との対応関係を示した平面図。
【図１０】第３実施形態に係る太陽電池セルおよび文字盤の積層体の断面構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のソーラーウオッチの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るソーラーウオッチの概略構成を示す正面図である。図２は、ソーラーウオッチの要部構成を示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、ソーラーウオッチ１は、ケース２と、ケース２に連結された一対のバンド３と、を備える。ケース２は、ステンレス等の金属材又はプラスチック樹脂等の樹脂材で形成されたものである。ケース２の内部には、図２に示すように、ムーブメント４と、太陽電池セル５と、文字盤６と、二次電池７と、が収容されている。
【００１９】
なお、ケース２内には、文字盤６側（時計表側）に、樹脂製又は金属製の圧入リング（図示せず）を介して、ガラス製又は樹脂製の透明カバー（図示せず）が圧入固定されている。また、ムーブメント４側（時計裏側）には、パッキン（図示せず）を介して裏蓋（図示せず）が螺合され、この裏蓋及び透明カバーによってケース２の内部の密封性が確保されている。
【００２０】
ケース２には、図１に示すように、操作子としての竜頭１９と二つの操作ボタン１１ａ、１１ｂとが設けられている。竜頭１９は、ムーブメント４に連結されている。
ムーブメント４は、秒針２１、分針２２及び時針２３からなるアナログ指針が連結された運針機構４ａを含み、運針機構４ａは文字盤６及び太陽電池セル５に設けられた貫通孔を介して表示面側に引き出されている。この運針機構４ａが前記アナログ指針（秒針２１、分針２２及び時針２３）を回転駆動することにより、設定された時刻（通常は現在時刻）を表示する時刻表示部として機能するようになっている。なお、ムーブメント４は、二次電池７或いは太陽電池セル５から供給される電力によって駆動される。
【００２１】
図３は太陽電池セル５の概略構成を示す図であり、図３（ａ）は断面図であり、図３（ｂ）は平面図である。太陽電池セル５は、図３（ａ）に示すように、一対の電極３０、３１と、これら電極３０、３１間に挟持された発電層３２と、を含む。
【００２２】
太陽電池セル５の上面側（文字盤６側）に配置される電極（透明電極）３０は、透明電極材料から構成される。本実施形態において、電極３０は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）から構成され、厚さが７０ｎｍ程度である。
【００２３】
一方、太陽電池セル５の下面側（ムーブメント４側）に配置される電極３１は、透明である必要は無く、例えばＳＵＳ等の金属材料から構成され、厚さが０．１ｍｍ程度である。発電層３２は、例えば、厚さが５００ｎｍ程度のアモルファスシリコン層から構成され、入射した光に基づいて発電する機能を有する。
【００２４】
本実施形態において、図３（ｂ）に示すように、太陽電池セル５は、平面視した状態において、例えば、円形状からなる。太陽電池セル５は、例えば、１７インチサイズの一般家庭用の太陽光パネルを個片化することで製造される。このような太陽光パネルは、個片化後に上記電極３０を構成する金属層と、個片化後に上記発電層３２を構成する半導体層と、個片化後に上記電極３１を構成する電極層とを含む。
【００２５】
そのため、太陽電池パネルをそのまま切断してしまうと、切断面が変形した際、電極層（電極３１）と金属層（電極３０）とが接触することで短絡してしまい、個片化後の太陽電池セル５から二次電池７に良好に充電することができなくなる問題が生じる。
【００２６】
そこで、本実施形態では、太陽光パネルを個片化する際、上記電極３０を構成する金属層のみを予めレーザー加工によって太陽電池セル５の形状にパターニングするようにしている。金属層のみをパターニングした後、金属層において加工パターンが形成された部分において、太陽電池パネルを切断することで各太陽電池セル５が個片化される。上記加工パターンが形成された部分には金属層が形成されていない。そのため、太陽電池パネルが切断された際に切断面が変形した場合であても、電極層と金属層とが接触することによる短絡の発生が防止される。
【００２７】
このような工程を経て製造された太陽電池セル５は、発電層３２及び電極３１の端面が一致し、電極３０の端面が発電層３２及び電極３１の端面よりも内側に入り込んだ状態となっている。本実施形態において、太陽電池セル５は、例えば、１７インチサイズの１枚の太陽電池パネルを合計で１２６個に個片化したものによって構成されている。
【００２８】
電極３０、３１は、二次電池７に電気的に接続されている。発電層３２が発電した電力は二次電池７に充電される。本実施形態において、二次電池７は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等から構成される。
【００２９】
図１、２に示したように、文字盤６は、基板６ａと、装飾部材６ｂとを含む。基板６ａは、例えば、プラスチック等の光透過性を有する基板から構成される。基板６ａを通過した光が太陽電池セル５に入射する。そのため、太陽電池セル５において十分な発電量を得るために基板６ａとしては光透過率の高いものを用いるのが好ましい。
【００３０】
本実施形態において、装飾部材６ｂは、高級感を出すために、例えば、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料から構成されている。装飾部材６ｂは、例えば、時計の時間の数字や模様等といった美感に寄与する部材である。そのため、本実施形態に係る文字盤６は、非常に高級感がり、優れた美的外観を備えた付加価値の高いものとなっている。
【００３１】
一方、金属材料から構成された装飾部材６ｂは、上述のように優れた美的外観や高級感が得られるものの、光透過性が低く、例えば、５％以下の透過率を有する遮光部材である。そのため、文字盤６に対して入射した光は、基板６ａを透過して太陽電池セル５側に入射することができるが、装飾部材６ｂを透過すること無く遮光される。そのため、太陽電池セル５では、文字盤６のうち装飾部材６ｂの部分が影となってしまう。
【００３２】
本発明者らは、従来の太陽電池セルでは、入射光の影となる部分（入射光が遮光される部分）において電流が流れ難くなると、発電効率が低下することを見出した。これは、上述した影となる部分が抵抗成分となり、本来の発電能力が発揮できないことによるものである。
【００３３】
図４は、本実施形態に係る太陽電池セル５の効果を説明するためのＩ-Ｖ特性を示したグラフである。図４において、横軸は太陽電池セル５におけるＶｏｃ（開放電圧）であり、縦軸は太陽電池セル５におけるＩｓｃ（短絡電流）である。図４（ａ）のグラフにおいて、Bright fullはある照度で１００％受光した場合を指す。Dark fullは１００％遮光した時の暗電流を指す。またBright１/２は受光面積が半分になった場合を指し、遮光部分にITOがない場合Ｖｏｃは変化せずＩｓｃが５０%になる。図４（ｂ）は、図４（ａ）のBright １/２において、電極３０に開口部３０ａが形成されていない場合のＩ-Ｖ特性を点線で追記したグラフである。電極３０に開口部３０ａが形成されていないため、遮光された部分の太陽電池が抵抗成分となり、電極３０に開口部３０ａが形成されている場合と比べ、Ｖｏｃが低下してしまう。図４（ｃ）は図４（ｂ）のBright１/２のＩ-Ｖ特性を拡大したものである。
【００３４】
また、図５は、本実施形態に係る太陽電池セル５の要部構成を示す図であり、図５（ａ）は太陽電池セル５の電極３０における平面図であり、図５（ｂ）は太陽電池セル５と文字盤６との対応関係を示した平面図である。また、図６は、太陽電池セル５および文字盤６の積層体の断面構成を示す図である。
【００３５】
本実施形態に係る太陽電池セル５は、上記発電効率の低下を解決すべく、平面視した状態において、図５、６に示すように、装飾部材６ｂと重なる部分の電極３０に開口（発電抑制手段）３０ａを形成している。上記開口部３０ａは、上述のように電極３０がレーザー加工によりパターニングされる際に同時に形成される。開口部３０ａは、装飾部材６ｂに対応した形状を有する。
【００３６】
ここで、装飾部材６ｂに対応した形状とは、平面視した状態において、開口部３０ａが装飾部材６ｂの外形と重なった際、開口部３０ａの外形線が装飾部材６ｂの外形線と重なる若しくは僅かに大きくはみ出すことを意味する。これによれば、開口部３０ａの面積は、装飾部材６ｂによって影が生じる部分と同等若しくは僅かに大きくなる。
【００３７】
電極３０に開口部３０ａが形成された本実施形態では、開口が形成されていない場合に比べて、Ｖｏｃが増加していることが分かる。これは、装飾部材６ｂによって入射光が遮光されることで影となった部分が抵抗成分となり、発電効率を低下させていることを意味する。
【００３８】
本実施形態によれば、電極３０に開口部３０ａが形成された部分において太陽電池セル５を機能させなくすることができる。すなわち、太陽電池セル５は、開口部３０ａが形成された部分において電極３０が発電層３２で発電した電力を二次電池７に取り出すことが無い。つまり、太陽電池セル５では、装飾部材６ｂの影となる部分を発電に寄与させないことで抵抗成分を取り除いている。これによって、本実施形態に係る太陽電池セル５は、光透過性が低い金属部材からなる装飾部材６ｂを備えた場合でも、抵抗成分による発電効率の低下が抑制されたものとなっている。
【００３９】
したがって、本実施形態に係るソーラーウオッチ１によれば、金属からなる装飾部材６ｂを用いた文字盤６を備えることで優れた美的外観を有するとともに良好な発電効率を得ることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは、太陽電池セルの構造であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下の説明において、第１実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
【００４１】
図７は、本実施形態に係る太陽電池セルの概略構成を示す図であり、図７（ａ）は太陽電池セル５Ａの電極３０における平面図であり、図７（ｂ）は太陽電池セル５Ａと文字盤６との対応関係を示した平面図である。また、図８は、太陽電池セル５Ａおよび文字盤６の積層体の断面構成を示す図である。
【００４２】
本実施形態に係る太陽電池セル５Ａは、発電効率の低下を解決すべく、平面視した状態において、図７、８に示すように、装飾部材６ｂと重なる部分の電極３０に形成されたスリット（発電抑制手段）３０ｂを有している。
【００４３】
スリット３０ｂは、装飾部材６ｂに対応した形状を有する。ここで、装飾部材６ｂに対応した形状とは、平面視した状態において、スリット３０ｂが装飾部材６ｂの外形と重なった際、スリット３０ｂの輪郭線が装飾部材６ｂの外形線と重なる若しくは僅かに大きくはみ出すことを意味する。これによれば、スリット３０ｂに囲まれた面積は、装飾部材６ｂによって影が生じる面積と同等若しくは僅かに大きくなる。
【００４４】
本実施形態によれば、電極３０にスリット３０ｂが形成された部分において太陽電池セル５を機能させなくすることができる。これにより、太陽電池セル５Ａは、スリット３０ｂが形成された部分、すなわち、装飾部材６ｂの影となる部分を発電に寄与させなくすることで抵抗成分を取り除くことができる。
【００４５】
よって、本実施形態に係る太陽電池セル５Ａにおいても、第１実施形態と同様に、光透過性が低い金属部材からなる装飾部材６ｂを備えた場合でも、抵抗成分による発電効率の低下を抑制することができる。したがって、本実施形態に係る太陽電池セル５Ａを備えたソーラーウオッチによれば、優れた美的外観を有するとともに良好な発電効率を得ることができる。
【００４６】
（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態と第１、第２実施形態との違いは、太陽電池セルの構造であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下の説明において、第１、第２実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
【００４７】
図９は、本実施形態に係る太陽電池セルの概略構成を示す図であり、図９（ａ）は太陽電池セル５Ｂの電極３０における平面図であり、図９（ｂ）は太陽電池セル５Ｂと文字盤６との対応関係を示した平面図である。また、図１０は、太陽電池セル５Ｂおよび文字盤６の積層体の断面構成を示す図である。
【００４８】
本実施形態に係る太陽電池セル５Ｂは、発電効率の低下を解決すべく、平面視した状態において、図９、１０に示すように、装飾部材６ｂと重なる部分に形成された貫通孔（発電抑制手段）３５を有している。
【００４９】
貫通孔３５は、装飾部材６ｂに対応した形状を有する。ここで、装飾部材６ｂに対応した形状とは、平面視した状態において、貫通孔３５が装飾部材６ｂの外形と重なった際、貫通孔３５の輪郭線が装飾部材６ｂの外形線と重なる若しくは僅かに大きくはみ出すことを意味する。これによれば、貫通孔３５の面積は、装飾部材６ｂによって影が生じる面積と同等若しくは僅かに大きくなる。
貫通孔３５は、図１０に示すように、太陽電池セル５Ｂにおける電極３０、発電層３２、及び電極３１を貫通した状態に形成されている。
【００５０】
本実施形態によれば、太陽電池セル５Ｂは、貫通孔３５が形成された部分において発電機能を失う。これにより、太陽電池セル５Ｂは、貫通孔３５が形成された部分、すなわち、装飾部材６ｂの影となる部分を発電に寄与させなくすることで抵抗成分を取り除くことができる。
【００５１】
よって、本実施形態に係る太陽電池セル５Ｂにおいても、第１、第２実施形態と同様に、光透過性が低い金属部材からなる装飾部材６ｂを備えた場合でも、抵抗成分による発電効率の低下を抑制することができる。したがって、本実施形態に係る太陽電池セル５Ｂを備えたソーラーウオッチによれば、優れた美的外観を有するとともに良好な発電効率を得ることができる。
【００５２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の内容は上記実施形態に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では太陽電池セル５、５Ａ、５Ｂの平面形状が円形の場合を例に挙げたが、太陽電池セル５、５Ａ、５Ｂの形状はこれに限定されない。例えば、太陽電池セル５、５Ａ、５Ｂの平面形状が三角形、四角形及び八角形等の多角形形状、又は楕円形状、菱形形状であってもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では太陽電池セル５、５Ａ、５Ｂにおいて複数の装飾部材６ｂのそれぞれに対して開口部３０ａ、スリット３０ｂ、或いは貫通孔３５を形成する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、太陽電池セル５、５Ａ、５Ｂにおいて、装飾部材６ｂと重なる部分の一部に開口部３０ａ、スリット３０ｂ、或いは貫通孔３５が部分的に形成されていても上述した抵抗成分を除去する効果を得ることができる。よって、発電効率を向上させることができる。
【００５４】
また、上記実施形態では太陽電池セル５、５Ａ、５Ｂにおいて、開口部３０ａ、スリット３０ｂ、及び貫通孔３５が装飾部材６ｂと対応した形状を有する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、開口部３０ａ、スリット３０ｂ、及び貫通孔３５は、装飾部材６ｂよりも平面形状が小さくても良く、この場合においても装飾部材６ｂの影となることで抵抗成分を除去する効果を得ることができる。よって、発電効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…ソーラーウオッチ、５、５Ａ、５Ｂ…太陽電池セル、６…文字盤、６ｂ…装飾部材、３０…電極（透明電極）、３０ａ…開口部、３０ｂ…スリット、３５…貫通孔
【図１】
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【図２】
2015055578.tif 000004
【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】
2015055578.tif 000009
【図８】
2015055578.tif 000010
【図９】
2015055578.tif 000011
【図１０】
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