(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料からなる第１のレンズと、
前記第１のレンズから出射された光を受光する第２のレンズと、
複数のｐｎ接合で積層される多接合型の光電変換素子と、
前記第２のレンズと前記光電変換素子とが対向する位置に接着され、透光性を有する基板と、
を備え、
前記第１のレンズは、複数がアレイ状に一体形成されており、
前記第２のレンズおよび前記光電変換素子は、前記第１のレンズと一対一対応で複数有し、
前記第２のレンズは、前記第１のレンズから受光する側は凸形状であり、
前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは、前記光電変換素子に対して、前記光電変換素子の光電変換波長帯域の光を集光する位置に基づいて配置され、
前記第１のレンズは、集光する光の波長が短いほど前記光電変換素子よりも前記第２のレンズ側に近い位置に焦点位置を有する特性をもった凸形状である、太陽電池。
【請求項２】
前記光電変換素子の光電変換波長帯域の短波長端における前記第１のレンズの焦点位置は、前記第２のレンズよりも前記第１のレンズ側に位置する、
請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記光電変換素子の光電変換波長帯域の長波長端における前記第１のレンズの焦点位置は、前記第２のレンズよりも前記光電変換素子側に位置する、
請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第２のレンズは、前記光電変換素子の光電変換波長帯域の短波長端における前記第１のレンズの焦点位置と、長波長端における前記第１のレンズの焦点位置との間に配置される、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記光電変換素子の光電変換波長帯域の内、前記第１のレンズの焦点距離の変化量の中心値における波長の焦点位置は、前記第２のレンズの入射面上に位置する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第２のレンズの出射面側に導光部をさらに備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第２のレンズは、光軸に垂直な断面における最大断面積が、前記導光部の最大断面積以下である、
請求項６に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記導光部は、光軸に平行な断面形状が、光の入射側から出射側にかけてテーパ形状である、
請求項６または請求項７のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項９】
樹脂材料からなる前記基板をさらに備え、
複数の前記発電光電素子は、基板上に形成される、
請求項１から８のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１０】
第１のレンズと、
前記第１のレンズから出射された光を受光する第２のレンズと、
ｐｎ接合で積層される多接合型であり、前記第２のレンズによって集光された光を受光する光電変換素子と、
前記第２のレンズと前記光電変換素子とが対向する位置に接着され、透光性を有する基板と、
を備え、
前記第２のレンズは、前記第１のレンズから出射された光を受光する側は凸形状であり、
前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは、前記光電変換素子に対して、前記光電変換素子の光電変換波長帯域の光を集光する位置に基づいて配置され、
前記第１のレンズは、集光する光の波長が短いほど前記光電変換素子よりも前記第２のレンズ側に近い位置に焦点位置を有する特性をもった凸形状である、太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、太陽光発電に用いられる太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、集光レンズと太陽電池とを一体化させる一体構造の光学部材を設けた集光型太陽電池を開示する。これにより、太陽電池を構成する素子に太陽光を無駄なく集光させて、出力の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１６０９９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、光の利用効率を向上させた太陽電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示にかかる太陽電池は、集光作用を持つ受光レンズと、受光レンズの出射面側に配置される導光部材と、導光部材の出射面と当接して配設される透光性の基板と、導光部材と対向する位置に配設され、基板から出射された光が入射する光電変換素子と、を備える。そして、導光部材の入射面は、凸面で構成される。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の太陽電池は、光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態にかかる太陽電池の構成を示す概略断面図
【図２】同実施の形態にかかる太陽電池に入射する太陽光の光路を説明する断面図
【図３】同実施の形態にかかる導光部材に入射する短波長光線と長波長光線の光路を示す断面図
【図４】導光部のみからなる導光部材に入射する短波長光線と長波長光線の光路を示す断面図
【図５】同実施の形態にかかる光電変換素子の光電変換波長帯域と焦点距離の関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
（実施の形態）
［１．構成］
［１−１．全体構成］
以下、本実施の形態における太陽電池１００の全体構成について、図１を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態にかかる太陽電池の構成を示す概略断面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態の太陽電池１００は、主として、受光レンズアレイ１１０と、導光部材１２０と、透光性を有するガラス基板１３０と、光電変換素子１４０などで構成される。
【００１３】
受光レンズアレイ１１０は、複数の受光レンズ１１０ａをアレイ状に配置して構成される。受光レンズ１１０ａは、例えば凸面形状の入射面１１０ｂと、出射面１１０ｃと、を有する。受光レンズアレイ１１０に入射した太陽光などの光は、それぞれの受光レンズ１１０ａのレンズ面により集光される。
【００１４】
なお、本開示の太陽電池１００は、受光レンズアレイ１１０の入射面１１０ｂ側に太陽光追尾装置（図示せず）を有してもよい。これにより、太陽電池１００は、太陽の位置にかかわらず、常に受光レンズ１１０ａの光軸Ｌに対して、略平行（平行を含む）に太陽光を受光レンズ１１０ａに入射させることができる。その結果、高い変換効率を維持できる。
【００１５】
本実施の形態の受光レンズ１１０ａは、例えばアクリル樹脂で形成された正のパワーを有するレンズで構成される。なお、受光レンズ１１０ａの材料はアクリル樹脂には限られず、その他の樹脂材料やガラスなどでもよい。
【００１６】
導光部材１２０は、入射面１２１ａが凸面で構成される凸レンズ１２１と、導光部１２２を備える。導光部材１２０は、受光レンズ１１０ａの出射面１１０ｃ側の所定位置に配置される。このとき、アレイ状に配列された受光レンズ１１０ａに対応して、導光部材１２０もアレイ状に複数配置される。なお、凸レンズ１２１は、導光部材１２０の凸部として例示される。
【００１７】
そして、受光レンズ１１０ａの出射面１１０ｃから出射した出射光は、導光部材１２０の凸部を構成する凸レンズ１２１に入射する。入射した光は、凸面形状を有する凸レンズ１２１で集光されて導光部１２２に入射する。なお、本開示の導光部材１２０は、凸レンズ１２１と導光部１２２を別体で構成した例で示すが、一体で構成してもよい。
【００１８】
ガラス基板１３０には、ガラス基板１３０を挟んで導光部材１２０と光電変換素子１４０とが対向する位置に配設されている。なお、ガラス基板１３０は、基板の一例として示される。そのため、基板は、ガラスに限られず、太陽光に対して高い透光性を有していればよい。例えば、アクリルなどの樹脂で構成してもよい。
【００１９】
光電変換素子１４０は、太陽光を吸収する１以上の光吸収材料から構成される。詳細には、光電変換素子１４０は、吸収波長帯が異なる複数種類のｐｎ接合が積層された多接合型の構造を備える。本実施の形態では、例えば、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＮなどの３層からなる多接合太陽電池セルを用い、波長４００ｎｍから波長１３００ｎｍの範囲の光を電気エネルギーに変換する。つまり、本実施の形態の光電変換素子１４０は、波長４００ｎｍから波長１３００ｎｍまでの光電変換波長帯域を有する。光電変換素子１４０は、ガラス基板１３０を挟んで導光部材１２０と対向する位置に配置される。
【００２０】
太陽電池１００は、ガラス基板１３０の出射面１３０ｂ側に、さらに、撥水膜１５０、異方性導電膜（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）１６０、配線基板１７０、放熱板１８０などを有する。
【００２１】
つぎに、本実施の形態における太陽電池１００の動作について、説明する。
【００２２】
太陽光は、受光レンズ１１０ａなどを介して、光電変換素子１４０上に集光される。受光レンズ１１０ａ、導光部材１２０および光電変換素子１４０は、それぞれ対で構成され、複数の対がアレイ状に配列される。
【００２３】
なお、受光レンズ１１０ａの光軸Ｌの方向から見た受光面の形状は、矩形、円形、正六角形などの多角形など様々な形状が考えられる。しかし、単位面積当りの発電量が重要な集光型太陽電池の場合、アレイ状で隙間なく配列できる矩形や多角形などの形状が好ましい。
【００２４】
受光レンズ１１０ａの入射面１１０ｂは、例えば非球面形状で形成される。非球面形状は、収差による集光スポットサイズの増大を低減するように決定される。これにより、受光レンズ１１０ａの収差による太陽電池１００の発電効率の低下を抑制できる。
【００２５】
光電変換素子１４０は、上述したように、光電変換波長帯域の太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する。光電変換素子１４０で変換された電気エネルギーは、異方性導電膜１６０を介して、配線基板１７０から取り出される。異方性導電膜１６０は、面方向に絶縁性を保持し、厚み方向に導電性を持つ。これにより、光電変換素子１４０の電極と配線基板１７０の配線を電気的に接続する。また、太陽電池１００は、太陽光を集光して変換するため、温度が上昇しやすい。そこで、放熱板１８０を設けて、太陽電池１００を適切な動作温度に保っている。
【００２６】
以上のように、本実施の形態の太陽電池１００が構成されている。
【００２７】
以下に、光電変換素子１４０のガラス基板１３０への接着方法について、説明する。
【００２８】
まず、ガラス基板１３０の出射面１３０ｂに、例えば（２−パーフルオロオクチル）エチルトリメトキシシランなどの撥水膜１５０を塗布する。その後、撥水膜１５０が塗布された面の所定の位置に、例えば波長４５０ｎｍの光を照射する。撥水膜１５０は、光が照射されると親水性に変化する材料で形成されている。これにより、ガラス基板１３０の出射面１３０ｂに塗布された撥水膜１５０は、光が照射されたスポット状の領域のみが親水性に変化する。なお、上記所定の位置とは、ガラス基板１３０の入射面１３０ａ側に配設される導光部材１２０の導光部１２２の出射面１２２ｂと対向する位置である。また、説明は省略するが、導光部材１２０のガラス基板１３０への接着も、上記光電変換素子１４０と同様の接着方法で形成される。
【００２９】
つぎに、上記状態で、例えばシリコーンなどの透明接着剤を、ガラス基板１３０の出射面１３０ｂの撥水膜１５０上に塗布する。このとき、塗布された透明接着剤は、撥水膜１５０のうち、親水性に変化した領域に集まる。
【００３０】
つぎに、光電変換素子１４０を透明接着剤上に配置して接着固定する。これにより、光電変換素子１４０は、導光部材１２０と、ガラス基板１３０を挟んで対向する所定の位置に配置される。
【００３１】
［１−２．受光レンズ］
以下、受光レンズ１１０ａについて、図２を用いて説明する。
【００３２】
図２は、本実施の形態に係る太陽電池に入射する太陽光の光路を説明する断面図である。
【００３３】
一般に、太陽電池１００で、太陽光のような略平行光２００（平行光２００を含む）を垂直方向から受光する場合、受光レンズ１１０ａの出射面１１０ｃのパワーよりも入射面１１０ｂのパワーを大きくした方が収差特性は良好になる。
【００３４】
しかしながら、受光レンズ１１０ａのパワーを大きくすると、受光レンズ１１０ａの厚みが増大する。この場合、厚みの増大を抑制するために、受光レンズ１１０ａの入射面１１０ｂを構成する凸面をフレネル形状にする構成が、公知技術として知られている。しかし、受光レンズ１１０ａの入射面１１０ｂ側をフレネル形状にすると、フレネルレンズの切り欠き面によって、光線のケラレが生じる。その結果、光電変換素子１４０に到達する光線がロスし、変換される光エネルギーが低下する。
【００３５】
そこで、本実施の形態の受光レンズ１１０ａは、図２に示すように、入射面１１０ｂを正のパワーを持つ非球面の凸面形状、出射面１１０ｃを正のパワーを持つフレネル形状で構成する。このとき、出射面１１０ｃを、切り欠き面の高さが一定な平面基板のフレネル形状としている。これにより、受光レンズ１１０ａの厚さ（肉厚）を薄くしている。
【００３６】
また、本実施の形態の受光レンズ１１０ａは、出射面１１０ｃの正のパワーを、入射面１１０ｂの正のパワーよりも大きくしている。これにより、受光レンズ１１０ａの薄型化が図れる。
【００３７】
具体的には、受光レンズ１１０ａのパワー（１／焦点距離）は、図３に示すように、軸上色収差に起因する波長毎の焦点の位置が、以下のようになるように設定している。
【００３８】
図３は、同実施の形態にかかる導光部材に入射する短波長光線と長波長光線の光路を示す断面図である。なお、図３は、光電変換素子１４０の光電変換波長帯域に対応する、短波長光線２００ａが波長４００ｎｍ、中波長光線２００ｃが波長５１０ｎｍ、長波長光線２００ｂが波長１３００ｎｍの場合を例に図示している。
【００３９】
すなわち、図３に示す短波長光線２００ａの場合、受光レンズ１１０ａの出射光における波長４００ｎｍの光の焦点位置ＦＰ４００（Ｆｏｃａｌ  Ｐｏｉｎｔ）を、導光部材１２０の凸レンズ１２１の頂点１２１ｃよりも受光レンズ１１０ａ側の位置に設定している。一方、図３の長波長光線２００ｂに示すように、波長１３００ｎｍの光の焦点位置ＦＰ１３００Ｒは、導光部材１２０の導光部１２２が配置される位置内に設定している。つまり、光軸Ｌ上において、短波長光線２００ａの焦点位置ＦＰ４００と、長波長光線２００ｂの焦点位置ＦＰ１３００Ｒとの間に、導光部材１２０の凸部を構成する凸レンズ１２１が配置されるように設定している。
【００４０】
さらに、後述するように、図３に示す中波長光線２００ｃの場合、受光レンズ１１０ａの出射光における波長５１０ｎｍの光の焦点位置ＦＰ５１０を、導光部材１２０の導光部１２２の入射面１２２ａ、または近傍の位置に設定している。
【００４１】
ここで、受光レンズ１１０ａに入射する波長に対する焦点距離の関係について、図５を用いて説明する。
【００４２】
図５は、光電変換素子１４０の光電変換波長帯域である波長４００ｎｍから波長１３００ｎｍまでの光が入射した際の受光レンズ１１０ａの焦点距離の変化量を示すグラフである。横軸は受光レンズ１１０ａに入射する光の波長を、縦軸は入射した光の受光レンズ１１０ａの焦点位置までの距離を相対的に示す。なお、焦点距離は、受光レンズ１１０ａの形状やパワーなどの設計要因により変化するため、一義的に決まらないので相対的に示している。
【００４３】
このとき、図５に示すように、波長４００ｎｍの光が入射した際の受光レンズ１１０ａの焦点距離から、波長１３００ｎｍの光が入射した際の受光レンズ１１０ａの焦点距離までの距離の中間点に位置する光の波長（焦点距離の変化量の中心値における波長）は、５１０ｎｍに相当する。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、図３に示すように、中波長光線２００ｃである波長５１０ｎｍの光が入射した際の受光レンズ１１０ａの焦点位置ＦＰ５１０が、導光部１２２の入射面１２２ａまたはその近傍に位置するように、導光部１２２を配置する。つまり、波長４００ｎｍの光の焦点位置ＦＰ４００から導光部１２２の入射面１２２ａの位置までの距離と、導光部１２２の入射面１２２ａの位置から波長１３００ｎｍの光の焦点位置ＦＰ１３００Ｒまでの距離が、ほぼ等しくなるように、導光部１２２を配置する。そして、各波長に対して、上記焦点距離を有する受光レンズ１１０ａを設計する。これにより、受光レンズ１１０ａの軸上色収差による短波長、長波長側での光電変換素子上における集光スポットサイズの増大を抑制する。その結果、受光レンズ１１０ａから光電変換素子１４０に到達する太陽光の受光波長全域での光量ロスを抑制できる。さらに、光電変換素子１４０の光電変換波長帯域の光を、ロス無く光電変換素子１４０に入射させることができる。その結果、光の利用効率の高い太陽電池１００が得られる。
【００４５】
本実施の形態の受光レンズ１１０ａによれば、光電変換素子１４０の受光波長域における短波長端と長波長端とその近傍の波長域での収差を良好に抑制できる。さらに、入射面１１０ｂのパワーを抑えることにより、受光レンズ１１０ａの厚みの増大を抑えることができる。その結果、太陽電池１００の小型化および軽量化を実現できる。
【００４６】
また、受光レンズ１１０ａの入射面１１０ｂを凸面とすることにより、入射する太陽光のケラレを防止して有効に集光できる。さらに、受光レンズ１１０ａの出射面１１０ｃをフレネル形状とすることにより、入射光に対する焦点距離をさらに短くできる。その結果、太陽電池１００を小型化できる。
【００４７】
［１−３．導光部材］
以下に、導光部材１２０について、図３を参照しながら、説明する。
【００４８】
図３に示すように、本実施の形態の導光部材１２０は、基板を構成するガラス基板１３０を挟んで光電変換素子１４０と対向するように配置される。導光部材１２０は、ガラス基板１３０の出射面１３０ｂ側に配置され、光電変換素子１４０は、ガラス基板１３０の入射面１３０ａ側に接着して配置される。
【００４９】
導光部材１２０は、凸部を構成する凸レンズ１２１と、導光部１２２を有する。凸レンズ１２１の出射面１２１ｂと導光部１２２の入射面１２２ａとは、密着して形成される。凸レンズ１２１は、入射面１２１ａが正のパワーを備える凸面形状を有し、出射面１２１ｂは平面形状を有する。そして、凸レンズ１２１は、入射面１２１ａに入射し、出射面１２１ｂから放射される出射光を、導光部１２２へ導く。
【００５０】
導光部１２２は、例えばロッドインテグレータなどで構成される。導光部１２２の光軸Ｌに平行な断面（以下、縦断面と呼ぶ）の形状は、入射面１２２ａ側から出射面１２２ｂ側にかけてテーパ形状で形成される。これにより、導光部１２２に入射する光を、効果的に光電変換素子１４０に照射できる。
【００５１】
このとき、凸レンズ１２１の出射面１２１ｂの面積（最大断面積に相当）は、導光部１２２の入射面１２２ａの面積（最大断面積に相当）と同じである。これにより、凸レンズ１２１に入射する光を、確実に、導光部１２２の入射面１２２ａに入射させることができる。
【００５２】
また、凸レンズ１２１と導光部１２２の光軸Ｌに垂直（直交）な断面（以下、横断面と呼ぶ）の形状は、受光レンズ１１０ａの形状に合わせて、例えば正方形で形成される。さらに、導光部１２２は、入射面１２２ａの面積が、出射面１２２ｂの面積よりも大きくなるように形成される。つまり、導光部１２２の入射面１２２ａから出射面１２２ｂに沿った縦断面形状は、テーパ状で形成される。なお、導光部１２２は、図３に示すように、横断面の面積が漸減するような形状に限定されない。導光部１２２の入射面１２２ａが出射面１２２ｂよりも面積が大きいという条件を満たせば、その他の形状であってもよい。例えば、導光部１２２の縦断面形状は、入射面１２２ａから出射面１２２ｂに沿った線が放物線のような曲線で形成されていてもよい。
【００５３】
以下に、本実施の形態の太陽電池１００において、受光レンズ１１０ａで集光された太陽光の光路について、図３および図４を用いて説明する。
【００５４】
図４は、導光部のみからなる導光部材に入射する短波長光線と長波長光線の光路を示す断面図である。なお、図４は、本実施の形態の凸部を有する導光部材の光路と比較するための図である。つまり、図４は、導光部１２２のみで構成される導光部材１２０を用いた場合において、図３と同じ寸法関係で配置したときの太陽光の光路を示している。
【００５５】
まず、上述したように、図３および図４に示す短波長光線２００ａは、受光レンズ１１０ａで集光された後の波長４００ｎｍの太陽光の光路を示す。また、長波長光線２００ｂは、受光レンズ１１０ａで集光された後の波長１３００ｎｍの太陽光の光路を示す。
【００５６】
つまり、図３に示すように、受光レンズ１１０ａで集光された短波長光線２００ａは、受光レンズ１１０ａの軸上色収差により、凸レンズ１２１の入射面１２１ａの頂点１２１ｃより手前（受光レンズ１１０ａ側）の光軸Ｌ上の焦点位置ＦＰ４００に集光する。焦点位置ＦＰ４００に集光後の短波長光線２００ａは、発散しながら集光作用を有する凸レンズ１２１の入射面１２１ａから入射し、透過する。そのとき、短波長光線２００ａは、導光部材１２０の凸レンズ１２１で発散角が抑制されながら、導光部１２２に入射する。導光部１２２に入射した短波長光線２００ａは、導光部１２２のテーパ状の側面１２２ｃで全反射しながら、ガラス基板１３０の入射面１３０ａから入射する。ガラス基板１３０に入射した短波長光線２００ａは、ガラス基板１３０の出射面１３０ｂから光電変換素子１４０に入射する。このとき、受光レンズ１１０ａ、導光部材１２０やガラス基板１３０は、短波長光線２００ａが光電変換素子１４０の全面に確実に入射するように、所定の位置に配置されている。これにより、光電変換素子１４０は、短波長光線２００ａを効率よく、電気エネルギーに変換できる。
【００５７】
また、図３に示す長波長光線２００ｂは、導光部材１２０の凸レンズ１２１で焦点位置が調整されて、導光部１２２に入射する。導光部１２２に入射した長波長光線２００ｂは、光軸Ｌ上の焦点位置ＦＰ１３００Ｒに集光される。焦点位置ＦＰ１３００Ｒに集光後の長波長光線２００ｂは、発散しながら、ガラス基板１３０の入射面１３０ａから入射する。ガラス基板１３０に入射した長波長光線２００ｂは、ガラス基板１３０の出射面１３０ｂから光電変換素子１４０の全面に入射する。つまり、長波長光線２００ｂは、凸レンズ１２１により焦点位置ＦＰ１３００Ｒに調整されて、発散角が、光電変換素子１４０の全面と一致するように照射される。これにより、光電変換素子１４０は、長波長光線２００ｂを効率よく、電気エネルギーに変換できる。
【００５８】
一方、図４に示すように、導光部材１２０に凸レンズ１２１がない場合、受光レンズ１１０ａから出射された短波長光線２００ａは、光軸Ｌ上の焦点位置ＦＰ４００に集光する。なお、図４の焦点位置ＦＰ４００は、寸法関係を同じに配置しているため、図３の焦点位置ＦＰ４００と同じ位置となる。
【００５９】
そして、焦点位置ＦＰ４００に集光した光は、発散しながら、直接、導光部１２２の入射面１２２ａから入射する。導光部１２２に入射した短波長光線２００ａは、導光部１２２の側面１２２ｃで全反射しながら、ガラス基板１３０を通過して、光電変換素子１４０に入射する。この場合、図４に示すように、短波長光線２００ａの一部は、光電変換素子１４０に入射することができない。そのため、導光部材１２０に凸レンズ１２１がない場合、太陽電池１００の光の利用効率が、低下する。
【００６０】
また、図４に示す長波長光線２００ｂは、直接、導光部１２２の入射面１２２ａから入射する。導光部１２２に入射した長波長光線２００ｂは、光軸Ｌ上の受光レンズ１１０ａの焦点位置ＦＰ１３００に集光される。このとき、焦点位置ＦＰ１３００は、図３に示す焦点位置ＦＰ１３００Ｒより、光電変換素子１４０側になる。そのため、焦点位置ＦＰ１３００に集光後の長波長光線２００ｂは、発散しながら、ガラス基板１３０を通過して、光電変換素子１４０の一部の面に入射する。このとき、光が照射されない光電変換素子１４０の一部の抵抗が上昇する。そのため、光電変換素子１４０の変換効率が低下する。
【００６１】
なお、図４の構成の場合、受光レンズ１１０ａの配置位置や、パワーを大きくして光電変換素子１４０に適切に光を入射させることができる。しかし、この場合、太陽電池１００が大型化する。
【００６２】
つまり、本実施の形態の導光部材１２０は、凸レンズ１２１と導光部１２２で構成される。そして、凸レンズ１２１の出射面１２１ｂを、導光部１２２の入射面１２２ａに密着して配置する。これにより、光電変換素子１４０に光電変換波長帯域の光を効果的に、光電変換素子１４０の全面に照射できる。その結果、光の利用効率が低下することなく、小型・薄型で、高効率な太陽電池１００を実現できる。
【００６３】
［２．効果］
以上のように、本実施の形態の太陽電池１００は、集光作用を持つ受光レンズ１１０ａと、受光レンズ１１０ａの出射面１１０ｃ側に配置される導光部材１２０と、導光部材１２０の出射面１２２ｂと当接して配置されるガラス基板１３０と、導光部材１２０と対向する位置に配設され、ガラス基板１３０から出射された光が入射する光電変換素子１４０を備える。導光部材１２０の入射面１２１ａは、凸面で構成される。
【００６４】
これにより、入射する光電変換波長帯域の太陽光を、光電変換素子１４０の全面に導くことができる。その結果、光の利用効率を向上することができる。
【００６５】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００６６】
そこで、以下に、他の実施の形態を例示する。
【００６７】
つまり、本実施の形態では、凸レンズ１２１の出射面１２１ｂの面積が、導光部１２２の入射面１２２ａの面積と等しい構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、凸レンズ１２１の出射面１２１ｂの面積を、導光部１２２の入射面１２２ａの面積より小さくしてもよい。
【００６８】
具体的には、太陽光追尾装置を設けて、太陽光を常に垂直に近い状態で入射させる太陽電池１００構成の場合、常に、太陽を光軸Ｌ上に配置できる。そのため、受光レンズ１１０ａによる集光により、凸レンズ１２１に入射する光束の断面積を、常に導光部１２２の入射面１２２ａの面積よりも小さくできる。これにより、凸レンズ１２１の出射面１２１ｂの面積を、導光部１２２の入射面１２２ａの面積よりも小さくできる。
【００６９】
また、本実施の形態では、導光部材１２０を、別体で凸レンズ１２１と導光部１２２を構成した例で説明したが、これに限られない。例えば、凸レンズ１２１と導光部１２２を一体で形成して導光部材１２０としてもよい。これにより、一体化するステップ、例えば接着などのステップを省いて、効率的に導光部材１２０を得ることができる。
【００７０】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本開示は、太陽光発電に用いられる集光型の太陽電池などに適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１００    太陽電池
１１０    受光レンズアレイ
１１０ａ    受光レンズ
１１０ｂ，１２１ａ，１２２ａ，１３０ａ    入射面
１１０ｃ，１２１ｂ，１２２ｂ，１３０ｂ    出射面
１２０    導光部材
１２１    凸レンズ（凸部）
１２１ｃ    頂点
１２２    導光部
１２２ｃ    側面
１３０    ラス基板（基板）
１４０    電変換素子
１５０    水膜
１６０    方性導電膜
１７０    線基板
１８０    熱板
２００    平行光（平行光）
２００ａ    波長光線
２００ｂ    波長光線
２００ｃ    波長光線
ＦＰ４００，ＦＰ５１０，ＦＰ１３００，ＦＰ１３００Ｒ    点位置
Ｌ    軸
【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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