(57)【要約】  太陽電池モジュール１０は、太陽電池１１と、太陽電池１１の受光面側に設けられた第１保護部材１２と、太陽電池１１の裏面側に設けられた第２保護部材１３と、太陽電池１１を封止する充填材１４とを備える。充填材１４は、太陽電池１１と第１保護部材１２の間に配置された充填材１４ａ、及び太陽電池１１と第２保護部材１３の間に配置された充填材１４ｂを含み、充填材１４ａには波長変換物質３０が含有されている。太陽電池モジュール１０は、式１の条件を満たす。      ［式１］ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η≧ＥＱＥ（λ1）
2015194096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に設けられた第１保護部材と、
前記太陽電池の裏面側に設けられた第２保護部材と、
前記太陽電池と前記第１保護部材の間に配置された第１充填材、及び前記太陽電池と前記第２保護部材の間に配置された第２充填材を含み、前記太陽電池を封止する充填材と、
前記第１充填材に含有される、特定波長の光を吸収して当該波長を変換する波長変換物質と、
を備え、式１の条件を満たす、太陽電池モジュール。
［式１］ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η≧ＥＱＥ（λ1）
ここで、ＥＱＥ（λ1）は前記波長変換物質の吸収波長の長波長端（λ1）における当該モジュールの外部量子効率、ＥＱＥ（λ2）は前記波長変換物質の発光のピーク波長（λ2）における当該モジュールの外部量子効率、ｎは前記第１充填材の屈折率、ηは前記波長変換物質の量子効率である。
【請求項２】
前記太陽電池は、単結晶シリコン基板と、当該基板上に形成された非晶質シリコン層とを含む光電変換部を有する、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記波長変換物質は、吸収波長の長波長端（λ1）が３５０ｎｍ〜５００ｎｍであり、発光のピーク波長（λ2）が６５０ｎｍ〜１０００ｎｍである、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
単結晶シリコン基板、及び当該基板上に形成された非晶質シリコン層を含む光電変換部を有する太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に設けられた第１保護部材と、
前記太陽電池の裏面側に設けられた第２保護部材と、
前記太陽電池と前記第１保護部材の間に配置された第１充填材、及び前記太陽電池と前記第２保護部材の間に配置された第２充填材を含み、前記太陽電池を封止する充填材と、
前記第１充填材に含有される、特定波長の光を吸収して当該波長を変換する波長変換物質と、
を備え、
前記波長変換物質は、吸収波長の長波長端（λ1）が３５０ｎｍ〜５００ｎｍであり、発光のピーク波長（λ2）が前記吸収波長の長波長端（λ1）に２０ｎｍを加えた値〜１０００ｎｍである、太陽電池モジュール。
【請求項５】
太陽電池、第１保護部材、及び第２保護部材を準備する第１の工程と、
前記太陽電池を封止する、第１及び第２充填材を準備する第２の工程と、
前記第１保護部材、前記第１充填材、前記太陽電池、前記第２充填材、前記第２保護部材の順に重ね合わせ、各部材をラミネートする第３の工程と、
を含み、
前記第１充填材には、特定波長の光を吸収して当該波長を変換する波長変換物質が添加されており、
前記第２の工程では、式１に基づいて、前記第１充填材に添加する前記波長変換物質を選択する、太陽電池モジュールの製造方法。
［式１］ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η≧ＥＱＥ（λ1）
ここで、ＥＱＥ（λ1）は前記波長変換物質の吸収波長の長波長端（λ1）における当該モジュールの外部量子効率、ＥＱＥ（λ2）は前記波長変換物質の発光のピーク波長（λ2）における当該モジュールの外部量子効率、ｎは前記第１充填材の屈折率、ηは前記波長変換物質の量子効率である。
【請求項６】
前記太陽電池は、単結晶シリコン基板と、当該基板上に形成された非晶質シリコン層とを含む光電変換部を有する、請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記波長変換物質は、吸収波長の長波長端（λ1）が３５０ｎｍ〜５００ｎｍであり、発光のピーク波長（λ2）が６５０ｎｍ〜１０００ｎｍである、請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定波長の光を吸収して当該波長を変換する波長変換物質を備えた太陽電池モジュールが知られている。かかる太陽電池モジュールによれば、入射光のうち発電に対する寄与が少ない波長域の光を発電に対する寄与が大きな波長域の光に変換することが可能である。例えば、特許文献１は、光電変換層での光電変換効率が低い波長領域の光を光電変換効率の高い波長領域の光に変換する基体表面波長変換膜を備えた太陽電池モジュールを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１５５６１４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、波長変換物質に吸収された光の全てが太陽電池に入射するわけではない。例えば、波長変換物質の内部量子効率は１００％ではないため、吸収された光の一部は波長変換されない。また、波長変換物質は等方的に発光するため、波長変換された光の一部は太陽電池と反対方向に進んでモジュール外に抜けてしまう。したがって、かかる光の損失を考慮して太陽電池モジュールを構築しなければ、入射光の利用効率を十分に改善することができず、場合によっては光電変換効率を低下させることになりかねない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に係る太陽電池モジュールの一態様は、太陽電池と、太陽電池の受光面側に設けられた第１保護部材と、太陽電池の裏面側に設けられた第２保護部材と、太陽電池と第１保護部材の間に配置された第１充填材、及び太陽電池と第２保護部材の間に配置された第２充填材を含み、太陽電池を封止する充填材と、第１充填材に含有される、特定波長の光を吸収して当該波長を変換する波長変換物質と、を備え、式１の条件を満たす。
［式１］ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η≧ＥＱＥ（λ1）
ここで、ＥＱＥ（λ1）は波長変換物質の吸収波長の長波長端（λ1）における当該モジュールの外部量子効率、ＥＱＥ（λ2）は波長変換物質の発光のピーク波長（λ2）における当該モジュールの外部量子効率、ｎは第１充填材の屈折率、ηは波長変換物質の量子効率である。【０００６】
本開示に係る太陽電池モジュールの製造方法の一態様は、太陽電池、第１保護部材、及び第２保護部材を準備する第１の工程と、太陽電池を封止する、第１及び第２充填材を準備する第２の工程と、第１保護部材、第１充填材、太陽電池、第２充填材、第２保護部材の順に重ね合わせ、各部材をラミネートする第３の工程と、を含み、第１充填材には、特定波長の光を吸収して当該波長を変換する波長変換物質が添加されており、第２の工程では、上記の式１に基づいて、第１充填材に添加する波長変換物質を選択する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、入射光の利用効率が改善され、光電変換効率が向上した太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の一例である太陽電池モジュールの断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である（電極及び配線材は省略）。
【図３】本開示の実施形態の一例である太陽電池モジュールの外部量子効率を示す図である。
【図４】実施形態の一例である太陽電池モジュールにおいて、モジュールの外部量子効率と波長変換物質の吸収・発光波長との関係を説明するための図である。
【図５】実施形態の一例である太陽電池モジュールにおいて、モジュールの外部量子効率と波長変換物質の吸収・発光波長との関係を説明するための図である。
【図６】実施形態の他の一例である太陽電池モジュールの断面図である。
【図７】実施形態の他の一例である太陽電池モジュールにおいて、モジュールの外部量子効率と波長変換物質の吸収・発光波長との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、実施形態の一例について詳細に説明する。
実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１０】
本明細書において、太陽電池モジュール、太陽電池、光電変換部の「受光面」とは光が主に入射する面を意味し（５０％超過〜１００％の光が受光面から入射する）、「裏面」とは受光面と反対側の面を意味する。また、「第１の部材上に第２の部材を設ける」等の記載は、特に限定を付さない限り、第１及び第２の部材が直接接触して設けられる場合のみを意図しない。即ち、この記載は、第１及び第２の部材の間に他の部材が存在する場合を含む。また、「略＊＊」との記載は、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。
【００１１】
図１は、実施形態の一例である太陽電池モジュール１０の断面図である。
図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、太陽電池１１と、太陽電池１１の受光面側に設けられた第１保護部材１２と、太陽電池１１の裏面側に設けられた第２保護部材１３と、各保護部材の間に設けられ、太陽電池１１を封止する充填材１４とを備える。充填材１４は、太陽電池１１と第１保護部材１２との間に配置された充填材１４ａと、太陽電池１１と第２保護部材１３との間に配置された充填材１４ｂとを含む。本実施形態では、各保護部材の間に複数の太陽電池１１が配置され、太陽電池１１同士を接続する配線材１５が設けられている。
【００１２】
太陽電池モジュール１０は、詳しくは後述するように、特定波長の光を吸収して当該波長を変換する波長変換物質３０（図２参照）を備える。波長変換物質３０は、充填材１４ａに含有されている。波長変換物質３０は、充填材１４ｂに含有されていてもよいが、波長変換物質３０の利用効率を考慮して、充填材１４ａにおける波長変換物質３０の濃度を充填材１４ｂにおける当該物質の濃度よりも高くすることが好ましい。
【００１３】
第１保護部材１２には、例えばガラス基板や樹脂基板、樹脂フィルム等の透光性を有する部材を用いることができる。これらのうち、耐火性、耐久性等の観点から、ガラス基板を用いることが好ましい。ガラス基板の厚みは特に限定されないが、好ましくは２〜６ｍｍ程度である。
【００１４】
第２保護部材１３には、第１保護部材１２と同じ透明な部材を用いてもよいし、不透明な部材を用いてもよい。第２保護部材１３には、例えば樹脂フィルムを用いることができる。樹脂フィルムは特に限定されないが、好ましくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムである。水分透過性を低くする等の観点から、樹脂フィルムには、シリカ等の無機化合物層や、裏面側からの光の入射を想定しない場合にはアルミニウム等の金属層が形成されていてもよい。樹脂フィルムの厚みは特に限定されないが、好ましくは５０〜３００μｍ程度である。
【００１５】
充填材１４は、太陽電池１１に水分等が接触することを防止する役割を果たす。充填材１４は、封止剤とも呼ばれる。充填材１４は、例えば充填材１４ａ，１４ｂをそれぞれ構成する２枚の樹脂シートを用いて、ラミネート工程により形成される。充填材１４の厚みは、特に限定されないが、好ましくは充填材１４ａ，１４ｂのそれぞれの厚みが１００〜６００μｍ程度である。波長変換物質３０は、少なくとも充填材１４ａ中に添加される。
【００１６】
充填材１４を構成する樹脂は、各保護部材及び太陽電池１１に対する密着性が良く、水分を透過し難いものが好ましい。具体的には、炭素数２〜２０のαオレフィンから選ばれる少なくとも１種を重合して得られるオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとその他のαオレフィンとのランダム又はブロック共重合体など）、エステル系樹脂（例えば、ポリオールとポリカルボン酸又はその酸無水物・低級アルキルエステルとの重縮合物など）、ウレタン系樹脂（例えば、ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物（ジオール、ポリオールリオール、ジカルボン酸、ポリカルボン酸、ポリアミン、ポリチオール等）との重付加物など）、エポキシ系樹脂（例えば、ポリエポキシドの開環重合物、ポリエポキシドと上記活性水素基含有化合物との重付加物など）、αオレフィンとカルボン酸ビニル、アクリル酸エステル、又はその他ビニルモノマーとの共重合体などが例示できる。
【００１７】
これらのうち、特に好ましくはオレフィン系樹脂（特に、エチレンを含む重合体）、及びαオレフィンとカルボン酸ビニルとの共重合体である。αオレフィンとカルボン酸ビニルとの共重合体としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が特に好ましい。
【００１８】
配線材１５は、例えば接着剤により太陽電池１１の電極に取り付けられる。本実施形態では、複数の太陽電池１１が略同一平面上に配置されている。隣り合う太陽電池１１同士は、配線材１５によって直列に接続され、これにより太陽電池１１のストリングが形成される。配線材１５は、隣り合う太陽電池１１の間でモジュールの厚み方向に曲がり、一方の太陽電池１１の受光面と他方の太陽電池１１の裏面とにそれぞれ取り付けられる。
【００１９】
太陽電池１１、第１保護部材１２、第２保護部材１３、及び充填材１４は、太陽電池パネルを構成する。太陽電池パネルは、太陽電池１１のストリングが各保護部材により挟まれた板状体であり、例えば平面視（受光面に対して垂直な方向から見た場合）において略矩形形状を有する。太陽電池パネルの裏側には、例えば出力用配線材が引き込まれる端子ボックスが設けられる。太陽電池モジュール１０は、太陽電池パネルの端縁部に取り付けられるフレームを備えることが好ましい。
【００２０】
図２は、図１のＡ部拡大図であって、太陽電池１１及び充填材１４を拡大して示す。
図２に示すように、太陽電池１１は、太陽光を受光することでキャリアを生成する光電変換部２０を備える。光電変換部２０は、生成したキャリアを収集する電極として、光電変換部２０の受光面上に形成される受光面電極と、裏面上に形成される裏面電極とを有する（いずれも図示せず）。但し、太陽電池１１の構造はこれに限定されず、例えば光電変換部２０の裏面上のみに電極が形成された構造であってもよい。裏面電極は受光面電極よりも大面積に形成されることが好ましく、電極面積が大きい方の面（又は電極が形成される面）が太陽電池１１の「裏面」であるといえる。
【００２１】
上記電極は、導電性フィラーと、当該フィラーを結着するバインダ樹脂とで構成されることが好適である。導電性フィラーには、例えば銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属粒子やカーボン、又はこれらの混合物などが用いられる。バインダ樹脂には、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ウレタン樹脂等に、必要により硬化剤を混合した硬化型樹脂が用いられる。これらのうち、導電性フィラーにＡｇ粒子、バインダ樹脂にエポキシ樹脂をそれぞれ用いることが特に好ましい。
【００２２】
光電変換部２０は、例えば半導体の基板２１と、当該基板上に形成された非晶質半導体層２２，２３と、当該非晶質半導体層上に形成された透明導電層２４，２５とを有する。基板２１を構成する半導体としては、結晶系シリコン（ｃ‐Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等が例示できる。非晶質半導体層２２，２３を構成する非晶質半導体としては、ｉ型非晶質シリコン、ｎ型非晶質シリコン、ｐ型非晶質シリコン等が例示できる。透明導電層２４，２５は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物に、錫（Ｓｎ）やアンチモン（Ｓｂ）等をドープした透明導電性酸化物から構成されることが好ましい。
【００２３】
具体的には、基板２１にｎ型単結晶シリコン基板を適用した構造が挙げられる。光電変換部２０は、例えばｎ型単結晶シリコン基板の受光面上にｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層、透明導電層２４が順に形成され、基板の裏面上にｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層、透明導電層２５が順に形成された構造を有する。或いは、ｐ型非晶質シリコン層がｎ型単結晶シリコン基板の裏面側に、ｎ型非晶質シリコン層が基板の受光面側にそれぞれ形成されていてもよい。即ち、光電変換部２０は、光学ギャップが互いに異なる半導体同士の接合（ヘテロ接合）を有する。
【００２４】
上記非晶質シリコン層は、ＣＶＤにより形成されることが好適である。ＣＶＤによるｉ型非晶質シリコン層の積層工程では、シランガス（ＳｉＨ4）を水素（Ｈ2）で希釈した原料ガスを使用することが好ましい。ｎ型非晶質シリコン層の場合は、例えばシラン（ＳｉＨ4）にホスフィン（ＰＨ3）を添加し、水素（Ｈ2）で希釈したものを原料ガスとして使用する。ｐ型非晶質シリコン層の場合は、例えばホスフィン（ＰＨ3）の代わりに、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）をドーピングガスとして使用する。当該非晶質シリコンと単結晶シリコンをハイブリッド化したヘテロ接合太陽電池は、例えばバンドギャップが１．７ｅＶである。以下、当該ヘテロ接合太陽電池を「ａ−Ｓｉ：Ｈセル」という。
【００２５】
図２に示すように、太陽電池１１の受光面側に配置される充填材１４ａは、波長変換物質３０を含有している。充填材１４ａは、さらに紫外線吸収物質３１を含有することが好適である。本実施形態では、充填材１４ａ中に波長変換物質３０及び紫外線吸収物質３１が略均一に分散している。但し、例えば太陽電池１１の近傍よりも第１保護部材１２の近傍において波長変換物質３０の濃度を高くし、紫外線吸収物質３１の濃度を低くする等、封止層１４ａ中で各物質の不均一な濃度分布を設けてもよい。
【００２６】
波長変換物質３０は、上記のように、特定波長の光を吸収して当該波長を変換する物質であって、発電に対する寄与の少ない波長域の光を発電に対する寄与が大きな波長域の光に変換する。波長変換物質３０は、紫外線を吸収して可視光を発光するものが好ましいが、可視光又は赤外光を吸収するものであってもよい。一般的に、波長変換物質３０は、短波長の光をより長波長の光に変換するが、長波長の光をより短波長の光に変換する所謂アップコンバージョン発光を起こすものであってもよい。詳しくは後述するが、好ましい吸収波長、変換波長（発光波長）は、太陽電池１１の種類によって変化する。
【００２７】
紫外線吸収物質３１は、紫外線を選択的に吸収する物質であって、波長変換物質３０のような波長変換機能を有さない。即ち、紫外線吸収物質３１は、紫外線を吸収するのみで発光しない物質であって、波長変換物質３０によって紫外域よりも長波長に変換された光を吸収しない。紫外線吸収物質３１は、光電変換効率を損なうことなく、太陽電池モジュール１０を構成する樹脂材料の劣化を抑制するため、特に波長３５０ｎｍ以下の紫外線を多く吸収することが好ましい。
【００２８】
紫外線吸収物質３１の具体例としては、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、サリシレート系化合物、シアノアクリルレート系化合物、ニッケル系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられる。これらは、波長変換物質３０に比べて安価であるため、波長変換物質３０及び紫外線吸収物質３１を併用することにより、高機能製品を安価に提供できる。
【００２９】
ここで、図３〜図５を参照しながら、上記ヘテロ接合を有する太陽電池１１（ａ−Ｓｉ：Ｈセル）と波長変換物質３０の好適な組み合わせについて詳説する。
【００３０】
図３は、ａ−Ｓｉ：Ｈセルを備える太陽電池モジュール１０ｚ（波長変換物質３０を含有しない状態）の各波長における外部量子効率（ＥＱＥ）を示している。実線は紫外線吸収物質３１を含む場合、一点鎖線は紫外線吸収物質３１を含まない場合の外部量子効率をそれぞれ示す（図４，５，７についても同様）。図３は、波長変換物質３０を含有しない状態の外部量子効率を示しているが、波長変換物質３０の吸収端より長波長領域では、波長変換物質３０の有無で外部量子効率は変化しない（即ち、当該吸収端の外部量子効率について議論する場合は、波長変換物質３０の有無は不問である）。
【００３１】
上記外部量子効率の測定条件は下記の通りである。
・装置：分光感度測定装置
・測定領域等：太陽電池が配置された領域に対して第１保護部材側から光を照射。波長を変えながら入射フォトン数一定の条件下で測定。
なお、太陽電池モジュールの外部量子効率は、主に太陽電池１１の構造（ヘテロ型、拡散型等）や構成材料（基板を構成する半導体等）などに依存する。
【００３２】
太陽電池モジュール１０は、式１の条件を満たすものであることが好適である。
［式１］ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η≧ＥＱＥ（λ1）
ここで、ＥＱＥ（λ1）は波長変換物質３０の吸収波長の長波長端（λ1）における太陽電池モジュール１０の外部量子効率、ＥＱＥ（λ2）は波長変換物質３０の発光のピーク波長（λ2）における太陽電池モジュール１０の外部量子効率である。ｎは波長変換物質３０の発光のピーク波長における充填材１４ａの屈折率（以下、単に「充填材１４ａの屈折率」という）である。ηは波長変換物質３０の量子効率を示す。吸収波長の長波長端（λ1）は、例えば波長変換物質３０を含む充填材１４ａの透過率が８５％以上になる波長である。
【００３３】
式１は、波長変換物質３０の添加により発生する入射光の損失を考慮して導かれたものである。かかる入射光の損失は（１−０．４６ｎ-2.8）×ηで表される。以下、（１−０．４６ｎ-2.8）×ηを「α」と略記する場合がある。波長変換物質３０の量子効率ηは、波長変換物質３０に吸収された光の一部が波長変換されないことによる損失を考慮している。０．４６ｎ-2.8は、波長変換物質３０が等方的に発光することに起因して発生する損失分である。即ち、波長変換された光の一部が太陽電池１１と反対方向に進み、第１保護部材１２等で太陽電池１１側に反射されずモジュール外に抜けることによって発生する損失である。これは、モジュール内部に閉じ込められる光の割合をフレネルの式を用いて計算した結果から導かれたものである。
【００３４】
太陽電池モジュール１０は、式１の条件を満たすことにより、波長変換物質３０の吸収波長において外部量子効率が向上し、入射光の利用効率が改善される。つまり、式１の条件を満たす場合、波長変換物質３０の添加による効果が当該物質の添加による損失を上回る。一方、式１の条件を満たさない場合は、波長変換物質３０の利用効率が低下する。例えば、ＥＱＥ（λ1）よりもＥＱＥ（λ2）×αが大幅に小さい場合、波長変換物質３０の添加による損失が当該物質の添加による効果を上回り、かえって光電変換効率を低下させることがある。
【００３５】
図３に示すように、ａ−Ｓｉ：Ｈセルの場合、波長６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で外部量子効率が高くなっている。一方、波長６５０ｎｍよりも短波長側、波長１０００ｎｍよりも長波長側では、外部量子効率が低下している。ゆえに、太陽電池１１がａ−Ｓｉ：Ｈセルである場合、波長変換物質３０の吸収波長は６５０ｎｍ未満、発光波長は６５０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが好ましい。さらに式１の条件を考慮すると、吸収波長の長波長端（λ1）が３５０ｎｍ〜５００ｎｍ、発光のピーク波長（λ2）が長波長端（λ1）に２０ｎｍを加えた値〜１０００ｎｍであることが好ましい。発光のピーク波長（λ2）は、外部量子効率が最大となる６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にあることが好ましい。但し、充填材１４の吸収や裏面反射率、薄型基板によるＳｉの吸収減、透明導電層によるフリーキャリアの吸収、裏面パッシベーション等の影響（いずれも図示していない）を考慮すると、ピーク波長（λ2）は６５０ｎｍ〜９００ｎｍであることが特に好ましい。
【００３６】
波長変換物質３０は、紫外線を吸収紫外線によるモジュール構成材料（例えば、電極を構成するエポキシ樹脂）の劣化を抑制するため、少なくとも紫外線の一部を吸収して、より長波長の光に変換することが好ましい。また、波長変換物質３０が紫外線を吸収して波長変換すれば、透明導電層２４，２５やヘテロ接合層による入射光の吸収も抑制される。変換波長（発光波長）としては、上記のように６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲が好ましい。即ち、太陽電池モジュール１０の構築にあたっては、まず発光のピーク波長（λ2）を６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲に設定し、次に式１の条件を満たすように吸収波長の長波長端（λ1）を設定することが好適である。
【００３７】
図４は、ａ−Ｓｉ：Ｈセルを備える太陽電池モジュール１０において、式１の条件を満たす具体例の１つを示す図である（後述の図５についても同様）。図４に示す例では、充填材１４ａに含有される波長変換物質３０の量子効率ηが０．８、充填材１４ａの屈折率ｎが１．５（即ち、０．４６ｎ-2.8＝０．１５）である。そして、波長変換物質３０の吸収波長の長波長端（λ1）が４４０ｎｍであり、発光のピーク波長（λ2）が６５０ｎｍである。この場合、式１の条件が満たされ、ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η＝ＥＱＥ（λ1）となる。
【００３８】
図４に示す例において、波長変換物質３０の量子効率ηが１である場合、吸収波長の長波長端（λ1）を５００ｎｍ以下に設定すれば、式１の条件が満たされる。即ち、ηが１に近づくほど吸収波長の長波長端（λ1）を長波長側にシフトさせることができる。他方、ηが小さくなるほど長波長端（λ1）を短波長側にシフトさせる必要がある。
【００３９】
図４に示す例では、紫外線吸収物質３１（例えば、トリアジン系化合物（ＢＡＳＦ社製のＴｉｎｕｖｉｎ１６００等））を含む場合、当該物質を含まない場合と比較して、モジュールの外部量子効率が波長４００ｎｍ付近から低下し始め、波長３５０ｎｍ付近で略０となっている。即ち、Ｔｉｎｕｖｉｎ１６００により、波長３５０ｎｍ以下の入射光が殆ど吸収される。波長変換物質３０と紫外線吸収物質３１を併用する場合、両物質は紫外線の吸収において競合するため、波長変換物質３０の吸収波長は紫外線吸収物質３１の吸収波長に応じて設定することが好ましい。
【００４０】
ａ−Ｓｉ：Ｈセルを備える太陽電池モジュール１０において、紫外線吸収物質３１としてＴｉｎｕｖｉｎ１６００を用いる場合、充填材１４ａを２つの層に分けて、例えば第１保護部材１２側に波長変換物質３０を含有する層を、太陽電池１１側に紫外線吸収物質３１を含有する層をそれぞれ設けることもできる。
【００４１】
図５に示す例では、波長変換物質３０の量子効率ηを１、充填材１４ａの屈折率ｎを１．５（即ち、０．４６ｎ-2.8＝０．１５）としている。波長変換物質３０の吸収波長の長波長端（λ1）は４２０ｎｍであり、発光のピーク波長（λ2）は４５０ｎｍである。この場合も、式１の条件が満たされ、ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η＝ＥＱＥ（λ1）となる。
【００４２】
式１の条件を満たす場合、波長変換物質３０の添加により太陽電池モジュール１０の外部量子効率が向上するため、ＥＱＥ（λ1）の下限値は特に限定されない。図４及び図５に示すように、波長変換物質３０を効率良く利用して太陽電池モジュール１０の外部量子効率を向上させるためには、ＥＱＥ（λ2）×α＝ＥＱＥ（λ1）の条件が最適である。ここで、ＥＱＥ（λ2）×αとＥＱＥ（λ1）が等しいとは、実質的に等しいと認められる範囲を含む意図であり、具体的には両値の差が±５％程度であればよい。
【００４３】
太陽電池１１がａ−Ｓｉ：Ｈセルである場合、式１の条件を満たす波長変換物質３０の具体例としては、ＴＢＰｅ(2,5,8,11-Tetra-tert-butylperylene)、ＢＣｚＶＢｉ（4,4'-Bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl）などが挙げられる。封止層１４ａにおける波長変換物質３０の濃度は特に限定されないが、無機系波長変換物質の場合は、例えば０．１重量％〜１５重量％である。有機系波長変換物質の場合は、例えば０．０２重量％〜２．０重量％である。
【００４４】
図６は、実施形態の他の一例である太陽電池モジュール１０ｘの断面図である。
図６に示すように、太陽電池モジュール１０ｘでは、太陽電池の構造が、太陽電池モジュール１０の場合と異なっている。図６に示す太陽電池１１ｘの光電変換部４０は、ｐ型単結晶シリコン基板４１と、当該基板にリン（Ｐ）を高温で拡散して形成されたｎ型層４２とを有する。光電変換部４０の受光面上及び裏面上には、電極４３，４４がそれぞれ形成されている。このような太陽電池１１ｘは、一般的に拡散セルと呼ばれている。
【００４５】
図７は、上記拡散セルを備える太陽電池モジュール１０ｘにおいて、式１の条件を満たす具体例の１つを示す図である（波長変換物質３０の量子効率ηは１、充填材１４ａの屈折率ｎは１．５である）。図７に示すように、上記拡散セルの場合、波長４３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で外部量子効率が高くなっている。一方、波長４３０ｎｍよりも短波長側、波長１０００ｎｍよりも長波長側では、外部量子効率が低下している。ゆえに、波長変換物質３０の吸収波長は４３０ｎｍ未満、発光波長は４３０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが好ましい。そして、式１の条件等を考慮すると、吸収波長の長波長端（λ1）が３５０ｎｍ〜３９０ｎｍであり、発光のピーク波長（λ2）が長波長端（λ1）に２０ｎｍを加えた値（例えば、４３０ｎｍ）〜１０００ｎｍであることが好ましい。
【００４６】
図７に示す例では、波長変換物質３０の吸収波長の長波長端（λ1）が３９０ｎｍであり、発光のピーク波長（λ2）が４３０ｎｍである。この場合、式１の条件が満たされ、ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η＝ＥＱＥ（λ1）となる。発光のピーク波長（λ2）が４３０ｎｍである場合、吸収波長の長波長端（λ1）を３９０ｎｍ以下に設定すれば式１の条件が満たされる。
【００４７】
上記拡散セルを用いる場合、式１の条件を満たす波長変換物質３０の具体例としては、ＤＰＡＶＢ(4-(Di-p-tolylamino)-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene)などが挙げられる。なお、ヘテロ接合を有するバンドギャップ２．２ｅＶ〜３．０ｅＶのＳｉＣ系セルも、上記拡散セルと類似した外部量子効率カーブを示す。
【００４８】
上記構成を備えた太陽電池モジュール１０は、各構成部材を積層して熱圧着するラミネート工程を経て製造することが好適である。太陽電池モジュール１０の製造過程では、まず、太陽電池１１（ａ−Ｓｉ：Ｈセル）が作製される。ａ−Ｓｉ：Ｈセルは、従来公知の方法により作製できる。太陽電池１１の電極上には配線材１５が取り付けられ、複数の太陽電池１１が直列に接続されて、太陽電池１１のストリングが作製される。
【００４９】
次に、第１保護部材１２上に充填材１４ａを構成する樹脂シートを積層し、その上に太陽電池１１のストリングを積層する。さらに、太陽電池１１のストリング上に充填材１４ｂを構成する樹脂シートを積層し、その上に第２保護部材１３を積層する。なお、少なくとも充填材１４ａを構成する樹脂シートには、波長変換物質３０が添加されている。この積層体は、例えば真空状態で１５０℃程度に加熱される。その後、大気圧下でヒーター側に各構成部材を押し付けながら加熱を継続し、樹脂シートの樹脂成分を架橋させることにより、太陽電池パネルが得られる。最後に、太陽電池パネルにフレーム等を取り付けて太陽電池モジュール１０が製造される。
【００５０】
つまり、太陽電池モジュール１０の製造工程には、下記の工程が含まれる。
（１）太陽電池１１、第１保護部材１２、及び第２保護部材１３を準備する第１の工程
（２）太陽電池１１を封止する充填材１４ａ，１４ｂを準備する第２の工程
（３）第１保護部材１２、充填材１４ａ、太陽電池１１、第２充填材１４ｂ、第２保護部材１３の順に重ね合わせ、各部材をラミネートする第３の工程
【００５１】
第２の工程では、式１に基づいて波長変換物質３０を選択する。
［式１］ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η≧ＥＱＥ（λ1）
式１の条件を満たす波長変換物質３０を選択して、充填材１４ａに添加することにより、波長変換物質３０の吸収波長において外部量子効率が向上し、入射光の利用効率を改善することができる。ａ−Ｓｉ：Ｈセルでは、上記のように、波長６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で外部量子効率が高く、波長６５０ｎｍよりも短波長側、波長１０００ｎｍよりも長波長側では、外部量子効率が低下している（図３参照）。ゆえに、発光波長が６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある波長変換物質３０を用いることが好ましい。発光のピーク波長（λ2）は６５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００５２】
発光のピーク波長（λ2）を６５０ｎｍ〜１０００ｎｍとする場合、例えば吸収波長の長波長端（λ1）が３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にある波長変換物質３０を用いることにより、式１の条件を満たすことができる。具体的には、波長変換物質３０の量子効率ηが０．８、発光のピーク波長（λ2）が６５０ｎｍ、充填材１４ａの屈折率ｎが１．５である場合、波長変換物質３０の吸収波長の長波長端（λ1）は４４０ｎｍ以下であることが要求される。第２の工程では、ＥＱＥ（λ2）×（１−０．４６ｎ-2.8）×η＝ＥＱＥ（λ1）となるように、波長変換物質３０（吸収波長の長波長端（λ1）が４４０ｎｍに近い値である波長変換物質３０）を選択することが特に好適である。
【００５３】
上記拡散セルを用いる場合も、式１の条件に基づいて波長変換物質３０を選択する。上記拡散セルを用いる場合は、外部量子効率が高くなる波長範囲が、ａ−Ｓｉ：Ｈセルを用いる場合と異なる。ゆえに、波長変換物質３０の好適な発光のピーク波長（λ2）、吸収波長の長波長端（λ1）は、ａ−Ｓｉ：Ｈセルの場合と異なる。太陽電池モジュールの構築にあたっては、まず発光のピーク波長（λ2）を外部量子効率が高くなる範囲に設定し、次に吸収波長の長波長端（λ1）が式１の条件を満たす範囲にある波長変換物質３０を選択することが好適である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  太陽電池モジュール、１１  太陽電池、１２  第１保護部材、１３  第２保護部材、１４，１４ａ，１４ｂ  充填材、１５  配線材、２０  光電変換部、２１  基板、２２，２３  非晶質半導体層、２４，２５  透明導電層、３０  波長変換物質、３１  紫外線吸収物質
【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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【国際調査報告】
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