(57)【要約】  少なくとも１つのアクティブ層と、透明なカバープレートと、ルミネセンス分子を含む層と、少なくとも１つの面に輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む層とを有する光起電力装置において、  前記アレイの個々の幾何学的なオプティカル構造体は、ｍ多角形の底面と頂上領域を含み、  前記ｍ多角形の底面と前記頂上領域は、ｍ個の側面によってコネクトされており、なおｍは３以上である、ことを特徴とする光起電力装置。
2011525714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのアクティブ層と、透明なカバープレートと、ルミネセンス分子を含む層と、少なくとも１つの面に輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む層とを有する
光起電力装置において、
前記アレイの個々の幾何学的なオプティカル構造体は、ｍ多角形の底面と頂上領域を含み、
前記ｍ多角形の底面と前記頂上領域は、ｍ個の側面によってコネクトされており、なおｍは３以上である、
ことを特徴とする光起電力装置。
【請求項２】
前記頂上領域は、点または線である、
ことを特徴とする請求項１記載の光起電力装置。
【請求項３】
前記アレイは、Ｖ字型の溝、鋸歯型の溝、三角形の底面を備えたピラミッド、矩形の底面を備えたピラミッド、または錐体を含むグループから選択される、
ことを特徴とする請求項２記載の光起電力装置。
【請求項４】
前記頂上領域は、前記ｍ多角形の底面と平行な面である、
ことを特徴とする請求項１記載の光起電力装置。
【請求項５】
前記アレイは、円形断面を有するキューポラ形状またはシリンダ形状の構造体を含む、
ことを特徴とする請求項４記載の光起電力装置。
【請求項６】
前記透明なカバープレートは、前記ルミネセンス分子を含む層である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項７】
前記ルミネセンス分子を含む層も、少なくとも１つの面に輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項８】
前記透明なカバープレートは、前記ルミネセンス分子を含む層であり、かつ
前記透明なカバープレートは、少なくとも１つの面に輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む層である、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項９】
前記輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイの表面は、付加的なコーティングまたは層を含む、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項１０】
前記ルミネセンス分子は、複数の異なるルミネセンス分子の混合物を含む、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項１１】
前記ルミネセンス分子の濃度は、０．００１〜５０ｇ／ｍ２／ｍｍ層厚である、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項１２】
前記輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む層は、ポリマーまたは１つ以上のポリマーの混合物から形成される、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項１３】
前記ルミネセンス分子は有機である、
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項１４】
前記ルミネセンス分子は無機である、
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項１５】
光起電力装置のスペクトル感度を改善するために、輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイと組み合わせる、ルミネセンス分子の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善されたスペクトル感度を有する光起電力装置に関し、該光起電力装置は、ルミネセンス分子を含む層と、少なくとも１つの面に繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイ（an array of repeating geometrical optical structures）を有する層とを含む。
【０００２】
太陽電池（光起電力電池）は、光エネルギを電気エネルギに変換するために一般に広く使用されている。この効果は光起電力効果として知られている。太陽電池は、露光下にて電荷キャリアを生成する光吸収材料からなるアクティブ層を含む。光起電力装置においてよく使用されているアクティブ層はシリコンである。しかしながら、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、または銅・インジウム・ガリウム・セレン化合物（ＣＩＧＳ）のような様々な材料を使用することができる。アクティブ層にて生成された電荷は、電気を伝導する導電コンタクトへと分散される。アクティブ層は薄くて壊れやすい性質を有するので、通常、（例えばガラス製の）透明なカバープレートによって外部影響から保護されている。このカバープレートは、光源とアクティブ層の受光面との間に配置されている。
【０００３】
大抵、単一の太陽電池では所期の目的のために十分な電気を生成することはできないので、より大きな種類の光起電力装置を形成するために、複数の太陽電池が共に連結される。太陽電池のアセンブリは太陽電池モジュールを形成するために使用され、この太陽モジュール自体は太陽電池アレイに連結することができる。個々の太陽電池は、計算機または電子時計のような消費電力の小さい装置に給電するために使用することができる。モジュールまたは太陽電池アレイは例えば家の屋根や、例えば船、道路標識または宇宙船のようなオフグリッド用途で使用される。
【０００４】
光起電力装置が光を電気に変換する効率は、入射光の波長に依存している。この効果は"量子効率"として知られている。通常、例えば紫外線（UV）または青色光のような高エネルギの光に対する光起電力装置の量子効率は乏しいものである。この効率の低下は、部分的に、アクティブ層と光源との間に配置される層（例えばカバープレート、窓層）によってこれらの波長が吸収されることに起因している。結果としてこの光は光起電力装置に到達せず、発電に寄与することはできない。このような層の一例はカバープレートである。従来のガラス製のカバープレートは、３６０ｎｍ未満の波長を有する大抵の光に対して透過性ではない。プラスチック製のカバープレートは通常、プラスチックの光劣化、ひいては変色を回避するために、ＵＶ吸収化合物によって安定化されている。それゆえプラスチック製プレートは４００ｎｍ未満の大抵の波長に対して透過性ではない。
【０００５】
高エネルギの光に対する光起電力装置の効率を低下させる別の影響は、アクティブ層によってこれらの波長が非常に良く吸収されることである。結果として大抵の高エネルギの光は、アクティブ層の受光面の表面近傍で吸収されてしまう。しかしながら表面近傍におけるアクティブ層内の不完全性の集中は比較的大きい。それゆえこの領域内で生成される電荷担体は簡単に再結合し、アクティブ層で再結合した電荷担体は発電に寄与しない。
【０００６】
大抵の太陽電池は、例えば遠赤外線光のような比較的低いエネルギを有する光に対する効率も乏しい。光がアクティブ層によって吸収される際に、光子のエネルギが電子に与えられる。このエネルギ伝達のおかげで電子は自身の不動状態（価電子帯）から自由になり、可動状態（伝導帯）になる。これら２つのエネルギ状態または帯の間の差は「バンドギャップ」として知られている。アクティブ層において（可動の）電子を生成するために、少なくともバンドギャップに相応するエネルギと同じエネルギを光子に持たせる必要がある。遠赤外線光のように光子のエネルギがより小さい場合には、光子はアクティブ層によって吸収されず、発電に寄与しない。
【０００７】
刊行物から、ある種の波長に対する光起電力装置の量子効率の低さを改善するためのいくつかの方法が公知である。
【０００８】
ダウンコンバーティングルミネセンス分子（down-converting luminescent molecules）を含む付加的な層を、光起電力装置のアクティブ層に適用するという選択肢がある（ＵＳ３９１２９３１Ａ１）。この付加的な層は通常、ポリメリックマトリクス材料を含む。ダウンコンバーティングルミネセンス分子はマトリクス材料中に分布しており、高エネルギの光（短波長）を、アクティブ層によってより効率的に使用される低エネルギの光（長波長）に変換することによって、光起電力装置のスペクトル感度を改善する。これらの分子は光の波長を吸収／再放射プロセスによって変換し、この吸収／再放射プロセス中には、単一の高エネルギの光子が吸収され、単一のより低いエネルギの光子が再放射される。ルミネセンス分子を含む層は、有利にはアクティブ層と光源の間に存在するあらゆる光吸収層の上に配置される。この場合には分子は、吸収され（そして消失し）得る光を、吸収層を介して伝達される低エネルギの波長に変換することができる。例えばルミネセンス分子を含むポリメリック層は、光起電力装置のガラス製カバーの上部に配置することができる。このようにすると、通常であればガラス製カバーによって吸収されるＵＶ光が、ガラス製カバーによって吸収されないより低いエネルギの光に変換される。さらにこの低エネルギの波長はアクティブ層に亘ってより均一に吸収され、再結合の影響をさほど受けない。このようにしてルミネセンス分子を含む層によって、光起電力装置の量子効率を改善することができる。
【０００９】
しかし残念なことに、ルミネセンス分子によって放射される光の一部はアクティブ層によって吸収されない。なぜならこの光が、アクティブ層から放射されるから、および／または、全体の内部反射によってルミネセンス分子が分布している層に閉じこめられるから、および／またはアクティブ層によって反射されるからである。結果としてルミネセンス分子によって再放射される光の少なくとも３０〜４０％は、アクティブ層によって吸収されない。
【００１０】
さらに、ルミネセンス色素によって別の波長に変換される光の量は、当該色素によって吸収される光の量と関連しており、当該色素によって吸収される光の量自体は、ランベルト・ベールの法則に基づいて層厚さおよび色素濃度に関連している：
吸光度＝ε * [C] * l （１）
なお、ε＝モル吸光係数[L mol-1 cm-1]、［C］＝色素濃度[mol L-1]、l＝層厚さ［cm］である。
【００１１】
入射光の大部分が確実に吸収されるように、ε、ｌ、または［C］を大きくすべきである。εは色素の固有特性なので変更できず、また、ルミネセンス色素はポリマーなどのようなマトリクス材料への溶解度が限定されているため[C]は限定されるので、したがって厚い層（l）を有する必要がある。厚い層が必要であり、かつルミネセンス色素自体の費用が高いので、このシステムは比較的コスト高である。
【００１２】
遠赤外線光のような低エネルギの波長に対する光起電力装置のスペクトル感度を改善するために、いわゆるアップコンバーティングルミネセンス分子を含む付加的な層を、アクティブ層の片面に使用することが公知である。この層内におけるこのようなルミネセンス分子は、少なくとも２つの低エネルギの光子を吸収して、単一のより高いエネルギの光子を再放射する。結果としてこれらの分子を含む層は、低エネルギの光に対する光起電力装置の量子効率を改善することができる。これらのシステムが抱える課題は、ダウンコンバーティングルミネセンス分子を使用するシステムと同様に、ＵＶ光のような高エネルギの光に対する光起電力装置の量子効率を改善することである。さらにアップコンバーティングプロセスは非効率なプロセスなので、量子効率において得られる改善度も小さいものである。（A. Shalav, B. S. Richards and M.A. Green, Luminescent layers for enhanced silicon solar cell performance: Up-conversion, Solar Energy Materials and Solar Cells 2007, 91 (9), 829-842頁）。
【００１３】
上記刊行物から、光起電力装置はある種の波長に対して非効率であると結論付けることができる。これらの波長は、光起電力装置にルミネセンス分子を含む層を使用することによって、光起電力装置によってより効率的に使用される波長に変換することができる。これらのルミネセンス分子を、ＵＶ光のような高エネルギの光に対する光起電力装置の量子効率を改善するためにダウンコンバートすることができるか、または、これらのルミネセンス分子を、遠赤外線光のような低エネルギの光に対する光起電力装置の量子効率を改善するためにアップコンバートすることができる。しかしながら、ルミネセンス分子によって再放射される著しい量の光はアクティブ層によって吸収されず、したがって発電に寄与することはできない。さらに多量のルミネセンス色素および厚い層が要求されるので、これらの装置は比較的高価である。
【００１４】
したがって本発明の課題は、従来技術による光起電力装置の上述した欠点を克服することである。
【００１５】
この課題は、少なくとも１つのアクティブ層と、透明なカバープレートと、ルミネセンス分子を含む層と、少なくとも１つの面に輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイ（an array of defined and repeating geometrical optical structures）を含む層とを有する光起電力装置であって、アレイの個々の幾何学的オプティカル構造体は、ｍ多角形の底面と頂上領域を含み、前記ｍ多角形の底面と前記頂上領域は、ｍ個の側面によってコネクトされており、なおｍは３以上である、ことを特徴とする光起電力装置によって解決される。
【００１６】
透明なカバープレート、ルミネセンスを含む層、繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体を含む層は、１つの別個の層とすることができるか、または１つまたは２つの層に組み合わせることができる。例えばルミネセンス分子を含む層を、幾何学的なオプティカル構造体を含む層とすることも可能である。別の実施形態ではカバープレートが、ルミネセンス分子と、繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体とを含む。
【００１７】
個々の複数の構造体からなるアレイは、レリーフ構造体を形成する。アレイの個々の構造体はｍ多角形の底面と頂上領域とを含み、このｍ多角形の底面と頂上領域はｍ個の側面によってコネクトされている。有利にはさらに個々の幾何学的なオプティカル構造体は、頂上部と底面とをコネクトするｍ個の側面のうちの最大２個の側面がｎ多角形形状であり、なおｎは４以上であることを特徴としている。頂上領域は、個々の幾何学的オプティカル構造体の上側部分として規定される。この上側部分に、底面とコネクトされた側面が結合している。頂上領域は点（例えばピラミッドまたは錐体の場合）または線（例えば溝の場合）とすることができる。幾何学的なオプティカル構造体のアレイの個別の構造の実施例は、三角形の底面を有するピラミッド、長方形の底面を有するピラミッド、錐体、Ｖ字型の溝、傾斜したＶ字型の溝か、または鋸歯状断面である。
【００１８】
本発明の１つの有利な実施形態においては、ｍは極めて大きく、無限に等しいものと見される。この特殊なケースにおいては、アレイの個々の幾何学的なオプティカル構造体は少なくとも部分的に曲線の断面を呈する。このような幾何学的なオプティカル構造体は錐体形状とすることができる。
【００１９】
頂上領域を、個々の幾何学的オプティカル構造体のｍ多角形底面と平行な面とすることもできる。このような幾何学的オプティカル構造体の個別の構造体の実施例は、円形断面を有するシリンダ形状またはキューポラ形状の構造体である。
【００２０】
輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを備える光起電力装置であって、個々の幾何学的なオプティカル構造体が、底面とただ１つの頂上部を含み、底面とただ１つの頂上部が少なくとも３個のｎ多角形の側面によってコネクトされており、なおｎは４以上である光起電力装置は、本発明の範囲内に包含されない。
【００２１】
光起電力装置がただ１つの個々の幾何学的オプティカル構造体だけを含むことも可能であるが、輪郭画定された繰り返し式の複数の幾何学的な構造体、すなわち複数のレリーフ構造体からなるアレイを含む方が有利である。アレイは、複数のエレメントからなるグループとして理解すべきであり、この場合には、ランダムまたは整列された構成で互いに隣接して位置づけされた複数の個々の幾何学的なオプティカル構造体の集合またはグループとして理解すべきである。有利には、アレイは少なくとも４つの幾何学的なレリーフ構造体を含む。
【００２２】
本発明による光起電力装置は、改善されたスペクトル感度を呈する。輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイは、ルミネセンス分子によって再放射された光を閉じこめて、これによって光起電力装置による前記光の吸収が高まるようにする。幾何学的なオプティカル構造体のアレイは、ルミネセンス分子を含む層に入射する光をリダイレクトして、該層の中への前記入射光の光路長が増加するようにする。結果として比較的低いルミネセンス分子濃度および比較的薄い層を使用することができるので、コストが低減される。
【００２３】
光起電力装置のために幾何学的なオプティカル構造体を使用することは公知である。幾何学的なオプティカル構造体は、入射光の反射損失を低減することによって光起電力装置の効率を高める。幾何学的なオプティカル構造体が、直接アクティブ層の前面および／または裏面に使用されるのが、最も効率的である。しかしながらこのことは、高コストの加工および有毒化学物質の使用を要求する。択一的に幾何学的なオプティカル構造体は、ガラス製フロントカバーに設けられる（U. Blieske, T. Doege, P. Gayou, M. Neander, D. Neumann, A. Pra, Light-trapping in solar modules using extra-white textured glass, 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion May 2003）か、またはフロントカバーの上部のポリメリック層に設けられる（Jianhua Zhao, Aihua Wang, Patrick Campbell, Martin A. Green, 22.7% Efficient Silicon Photovoltaic Modules with Textured Front Surface, IEEE transactions of electron devices 1999, 46 (7), 1495-1497頁）。しかしながら幾何学的なオプティカル構造体がフロントカバーまたは別個のポリメリック層に設けられる場合には、反射損失の効果的な低減は、この構造体がアクティブ層に設けられる場合よりも少なくなる。集光するために側面レリーフ構造体を使用して、太陽電池面積を低減できることも公知である。
【００２４】
ガラス製プレートの反射損失を低減し、ひいては透過率を増加させるために、このプレートにＶ字型の構造体（G.A. Landis, 21st IEEE photovoltaic specialist conference, 1304-1307頁(1990)）またはＷＯ０３／０４６６１７に開示されたようなピラミッド型の構造体が設けられることも公知である。この構造体は、例えば注入成形（casting）またはプレスによってガラス製プレートに設けることができる。
【００２５】
このような構成とは無関係に、光起電力装置における幾何学的オプティカル構造体の現在の使用方法は、光起電力装置への入射光の反射損失を低減することか、または、太陽電池の表面積の最小化するよう集光することに関連している。本発明においては、レリーフ構造体が、光起電力装置の一部である層に分布しているルミネセンス分子の効果を向上させる。ルミネセンス分子の効果は、ルミネセンス分子によって放射される光を閉じこめて光起電力装置への入射光の光路長が増加するようにすることによって向上し、これによって必要とされるルミネセンス分子のより濃度が低くなり、必要とされる層が薄くなる。したがって本発明は、光起電力装置のスペクトル感度を改善するために、輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイと組み合わせる、ルミネセンス分子の使用方法にも関する。
【００２６】
幾何学的なオプティカル構造体は、あらゆる透明な材料から形成することができる。透明な材料は有利にはポリマーであるが、セラミック材料を使用することも可能である。ポリマー材料の例は、ポリカーボネート、メタクリル酸メチル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアクリルアミド、またはこれらの化合物である。セラミック材料の例はガラスである。透明な材料は、４００−１２００ｎｍの範囲内で０．２ｍｍ−１よりも小さい線形吸収を有する材料と理解すべきである。
【００２７】
ルミネセンス分子は有利にはフォトルミネセンス分子であり、例えば蛍光性または燐光性とすることができる。フォトルミネセンス分子は、入射光による該分子の励起によって光を放射するルミネセンス分子である。別の種類のルミネセンス分子は、例えば、熱の作用によって（白熱光）、電気回路／電界の作用によって（エレクトロルミネセンス）、化学物質の作用によって（ケミルミネセンス）、または音の作用によって（ソノルミネセンス）、光を放射する分子である。フォトルミネセンス分子は、ダウンコンバージョンルミネセンスおよびアップコンバージョンルミネセンスの両方とすることができる。有利な分子は蛍光性であり、例えばペリレン、クマリン、ローダミン、ナフタルイミド、ベンゾキサンテン、アクリジン、オーラミン、ベンゾアントロン、シアニン、スチルベン、ルブレン、ルシフェリン、またはこれらの誘導体とすることができる。蛍光分子は、光子の吸収と放射との間の時間が比較的短いことを特徴としている。典型的には、吸収と放射の間の時間は１秒未満である。択一的に、光子の吸収と放射の間で数時間に至るまでの比較的長い時間がかかるフォトルミネセンス分子を使用することも可能である。
【００２８】
したがってルミネセンス分子を含むルミネセンス色素は、有利には有機色素である。しかしながらルミネセンス色素を無機色素とすることも可能である。
【００２９】
本発明の有利な実施形態においては、ルミネセンス分子はマトリクス材料の中に均質に混合される。しかしながら、ルミネセンス分子をマトリクス材料の中に非均質に混合することも可能である。択一的に、ルミネセンス分子をマトリクス材料の一部分のみに配置することが可能である。例えばルミネセンス分子を、マトリクス材料の中に混合される球状の粒子の中に配置してもよい。
【００３０】
ルミネセンス色素は、複数のルミネセンス色素の混合物を含むことができる。ルミネセンス分子の濃度は、有利にはカバープレート面１ｍ２あたり、かつルミネセンス分子が分布しているマトリクスの層厚１ｍｍあたり、０．００１〜５０ｇである。ルミネセンス分子が分布している層が１つ以上の表面にレリーフ構造体を含む場合には、平均層厚がとられるべきであり、表面積１ｍ２は、表面レリーフ構造のない同じカバープレートの表面積とみなされるべきである。
【００３１】
本発明の有利な実施形態においては、ルミネセンス分子は、光起電力装置のアクティブ層と入射光との間に設けられた１つ以上の層の中に分布している。本発明の別の有利な実施形態においては、このような層を、アクティブ層またはカバープレートの上部に配置された別個の層とすることできる。択一的にルミネセンス分子は、幾何学的なオプティカル構造体のアレイの中に、または該アレイの上部にある別個の層に分布される。したがってこのルミネセンスを含む層は、少なくとも１つの面に、輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含むことができる。透明なカバープレートを、ルミネセンス分子を含む層とすることも可能である。最も有利な実施形態においては、透明なカバープレートが、ルミネセンス分子を含む層であり、かつこの透明なカバープレートが、少なくとも１つの面に輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む層である。
【００３２】
ルミネセンス分子を含む層を例えばガラスのような無機材料から形成することも可能であるが、この層は有利には有機、より有利にはポリマーの性質を有する。
【００３３】
幾何学的なオプティカル構造体のアレイは、例えば防汚コーティング、または防傷コーティングのような付加的な層によって被覆することができる。幾何学的なオプティカル構造体のアレイを、該幾何学的オプティカル構造体のアレイを含む層とは異なる反射率を有する第２の層によって被覆することも可能である。有利な実施形態においては、幾何学的なオプティカル構造体のアレイを、コーティング層の上部が平坦となるように被覆することができる。この場合には、構造体はこの付加的なコーティングによって「充填される」ものと考えることができる。
【００３４】
本発明を、以下の図面を用いてより詳細に図示する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明による光起電力装置の概略図である。
【図２】図２は、改善されたスペクトル感度を示す概略図である。
【図３】図３は、輪郭画定された個々の幾何学的なオプティカル構造体の実施例を示す図である。
【図４】図４は、輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイの実施例を示す図である。
【図５】図５は、ルミネセンス色素を含む層の位置を示す概略図である。
【００３６】
図１は、本発明による光起電力装置の１つの実施例の概略図を示す。図１に示すような改善されたスペクトル感度を有する光起電力装置は、アクティブ層と、該アクティブ層の上部にあるカバー層と、ルミネセンス分子を含む層とを含んでおり、装置の少なくとも１つの表面に、輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む。
【００３７】
図２は、幾何学的なオプティカル構造体のアレイがルミネセンス分子を含む層に入射する光をリダイレクトして、該ルミネセンス分子を含む層の中への前記入射光の光路長が増加するようにしている様子を図示する（ａ）。幾何学的なオプティカル構造体のアレイはルミネセンス分子によって再放射された光を閉じこめ、これによって光起電力装置による入射光の吸収が高まるようにする（ｂ）。
【００３８】
図３は、アレイが含み得る個々の幾何学的な構造体の実施例を示す。図３ａ、ｂ、ｃは、ｎ多角形の底面と、ｎ個の側面によってコネクトされた頂上領域とを含む個々の構造を示す。この頂上領域は、点または線である頂上領域は、レリーフ構造体の上側部分として規定される。この上側部分に、底面とコネクトされた側面が結合している。頂上部は点（例えばピラミッドまたは錐体の場合）または線（例えば溝の場合）とすることができる。図３ｄは、円形断面を有する個々の幾何学的な構造体を図示しており、これも本発明の範囲に含まれる。
【００３９】
図４は、幾何学的なオプティカル構造体のアレイの複数の実施例を示す。アレイは、複数のエレメントからなるグループとして理解すべきであり、この場合には、ランダムまたは整列された構成で互いに隣接して位置づけされた複数の個々の幾何学的なオプティカル構造体の集合またはグループとして理解すべきである。
【００４０】
図５は、光起電力装置におけるルミネセンス分子の種々異なる位置の実施例を示す。ルミネセンス分子は例えば、幾何学的なオプティカル構造体のアレイの下の別個の層に分布することができる（ａ）か、またはカバープレートの中に分布することができる（ｂ）か、またはオプティカル構造体自体の中に分布することができる（ｃ）。
【図１】
2011525714.tif 000003
【図２】
2011525714.tif 000004
【図３】
2011525714.tif 000005
【図４】
2011525714.tif 000006
【図５】
2011525714.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月21日(2010.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのアクティブ層と、透明なカバープレートと、ルミネセンス分子を含む層と、少なくとも１つの面に輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む層とを有する
光起電力装置において、
前記アレイの個々の幾何学的なオプティカル構造体は、ｍ多角形の底面と頂上領域を含み、
前記ｍ多角形の底面と前記頂上領域は、ｍ個の側面によってコネクトされており、なおｍは３以上であり、
前記頂上領域は点または面であり、前記ルミネセンス分子を含む層は前記アクティブ層の上部に配置されているか、
または、前記ルミネセンス分子を含む層は前記透明なカバープレートである
ことを特徴とする光起電力装置。
【請求項２】
前記アレイの個々の幾何学的なオプティカル構造体は、三角形の底面を備えたピラミッド、矩形の底面を備えたピラミッド、または錐体を含むグループから選択される、
ことを特徴とする請求項１記載の光起電力装置。
【請求項３】
前記頂上領域は、前記ｍ多角形の底面と平行な面である、
ことを特徴とする請求項１記載の光起電力装置。
【請求項４】
前記アレイは、円形断面を有するキューポラ形状またはシリンダ形状の構造体を含む、
ことを特徴とする請求項３記載の光起電力装置。
【請求項５】
前記ルミネセンス分子を含む層も、少なくとも１つの面に輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項６】
前記透明なカバープレートは、前記ルミネセンス分子を含む層であり、かつ
前記透明なカバープレートは、少なくとも１つの面に輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む層である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項７】
前記輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイの表面は、付加的なコーティングまたは層を含む、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項８】
前記ルミネセンス分子は、複数の異なるルミネセンス分子の混合物を含む、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項９】
前記ルミネセンス分子の濃度は、０．００１〜５０ｇ／ｍ２／ｍｍ層厚である、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項１０】
前記輪郭画定された繰り返し式の幾何学的なオプティカル構造体のアレイを含む層は、ポリマーまたは１つ以上のポリマーの混合物から形成される、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項１１】
前記ルミネセンス分子は有機である、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項記載の光起電力装置。
【請求項１２】
前記ルミネセンス分子は無機である、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項記載の光起電力装置。
【国際調査報告】
2011525714.tif 000008
2011525714.tif 000009
2011525714.tif 000010