(57)【要約】【課題】太陽電池の耐環境性を向上させ、かつ、光電変換層を照射する外部光の利用効率を増大させることで、高信頼性、高発電効率を実現する太陽電池を提供する。【解決手段】外部光が入射する集光素子３の光入射面を、平坦な平面部５とする。これにより、集光素子３の光入射面に塵埃等が付着しにくくなるので、発電効率の経時的劣化を防止できる。また、シリンドリカル状集光曲面群４により集光された光が、直線スリット状光透過孔群６から入射し、太陽電池素子の光電変換層２と光反射層７との間で多重反射されることにより、光電変換層２に照射される光量が増大し、発電効率を高くすることが可能となる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換層を有する太陽電池素子と、
外部光が入射する平坦な光入射面を備えると共に、光出射側に、外部光を集光するための集光構造を備えた集光素子と、
光透過孔を有する光反射層とを備え、
該光反射層は、上記集光構造により集光された光が上記光透過孔を通過した後、上記太陽電池素子に入射し、該太陽電池素子からの反射光が該光反射層により反射され、該太陽電池素子に再入射するように、該太陽電池素子と該集光素子との間に形成されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
上記光反射層と上記光電変換層との間に、該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明材層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
上記光反射層と上記光電変換層との間の積層構造中に、該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明接着剤層が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
上記集光素子の光入射面上に、上記集光素子を構成する材料の屈折率よりも小さな屈折率を有する透明材層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
上記集光構造が、シリンドリカル状集光曲面であり、上記光透過孔が直線スリット状光透過孔であり、該シリンドリカル状集光曲面の円筒軸の方向と、該直線スリット状光透過孔の延伸方向とが平行に配置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。
【請求項６】
上記直線スリット状光透過孔を有する光反射層が、上記シリンドリカル状集光曲面の焦点距離よりも、シリンドリカル状集光曲面に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
【請求項７】
上記シリンドリカル状集光曲面の焦点距離をＦとすると、シリンドリカル状集光曲面の光出射側の表面と上記直線スリット状光透過孔が設けられた位置との間隔が、（３Ｆ／７）以上、（６Ｆ／７）以下であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
【請求項８】
上記シリンドリカル状集光曲面の幅をＷとすると、上記直線スリット状光透過孔の幅が、（Ｗ／５）以上、（３Ｗ／５）以下であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
【請求項９】
上記シリンドリカル状集光曲面の円筒軸方向を含み、かつ、集光素子に垂直な平面が、東西方向を向くように設置されていることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の薄膜太陽電池は、図１４に示すように、ｐｎ接合による光電変換を行う多結晶Ｓｉ太陽電池や（例えば、特許文献２参照）、図１５に示すように、ｐｉｎ接合による光電変換を行う非晶質Ｓｉ太陽電池である（例えば、特許文献１参照）。また、図示しないが、単結晶Ｓｉ基板上に、ｐｎ接合を形成した単結晶Ｓｉ太陽電池がある。
【０００３】
図１４に示す多結晶Ｓｉ太陽電池においては、支持体を兼ねた基板１４１上に、光反射効果を有する電極金属層１４２、電極金属層１４２と多結晶Ｓｉ半導体層１４４との電気的接触を良好にするために設けた、ｎ型不純物又はｐ型不純物の一方を高濃度にドーピングした多結晶Ｓｉ半導体層１４３、多結晶Ｓｉ半導体層１４３と同じ伝導型の不純物をわずかにドーピングした多結晶Ｓｉ半導体層１４４、多結晶Ｓｉ半導体層１４３、１４４と反対の伝導型の不純物を高濃度にドーピングした多結晶Ｓｉ半導体層１４５、電流を取り出すための集電電極１４６、効率的に光を取り込むための反射防止層１４７とから構成されている。
【０００４】
また、図１５に示す非晶質Ｓｉ太陽電池においては、支持体を兼ねた基板１５１上に、光反射効果を有する電極金属層１５２、非晶質Ｓｉ半導体からなりｎ型不純物がドーピングされたｎ層１５３、非晶質Ｓｉ半導体からなり真性半導体であるｉ層１５４、非晶質Ｓｉ半導体からなりｐ型不純物がドーピングされたｐ層１５５、電流を取り出すための集電電極１５６、効率的に光を取り込むための反射防止層１５７とから構成されている。
【０００５】
また、発電効率を上げるため、図１４に示す多結晶半導体で構成したｐｎ接合と、図１５に示す非晶質半導体で構成したｐｉｎ接合とを積層したタンデム構造太陽電池が提案されている。
【０００６】
これらの太陽電池以外に、基板側から光を入射させる図１６に示すような太陽電池が提案されている。この太陽電池は、光入射側から順に、太陽電池素子用透明基板１６１上に、効率的に光を取り込むための反射防止層１６２、電流を取り出すための集電電極１６３、非晶質Ｓｉ半導体からなりｐ型不純物がドーピングされたｐ層１６４、非晶質Ｓｉ半導体からなり真性半導体であるｉ層１６５、非晶質Ｓｉ半導体からなりｎ型不純物がドーピングされたｎ層１６６、光反射効果を有する電極金属層１６７とから構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−４８１２７号公報　（１９９３年２月２６日公開）
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−２１４７１７号公報　（１９９９年８月６日公開）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１４〜図１６に示す従来の構成では、以下に記す種々の要因により、発電効率が低いという問題を有している。
【００１０】
第１の要因は、反射防止層１４７、１５７、１６２にある。すなわち、従来の太陽電池においては、表面反射を極力抑えることを目的として、光入射面もしくは光入射面の近傍に導電性透明膜からなる反射防止層１４７、１５７、１６２が設けられているが、表面反射を完全に零とすることは困難であり、入射光の一部が反射されるという問題が生じる。また、上記反射防止層１４７、１５７、１６２は、一般に、波長依存性を有しており、設計波長中心から光波長がずれることにより、表面反射が増大してしまうという問題もある。特に、比較的広い波長の光を光電変換に利用するタンデム構造太陽電池においては、その悪影響は、さらに大きなものとなる。
【００１１】
第２の要因は、集電電極１４６、１５６、１６３にある。すなわち、電流を取り出すため、光入射側に設けられた集電電極１４６、１５６、１６３は、入射光を完全に反射してしまうため、確実に発電効率の低下をもたらすことになる。
【００１２】
ところで、光を吸収して電荷を発生させ、発電を行う多結晶Ｓｉ半導体層１４４、非晶質Ｓｉ半導体ｉ層１５４、１５５は、入射した光を吸収するために十分な膜厚が必要なので、発電効率を上げる目的で、その膜厚を厚くすることが考えられる。しかし、半導体層の膜厚が、あまり厚くなると、電荷の走行距離が増大するため、外部に取り出すことのできる電流が減少するという問題が生じる。また、半導体層の膜厚増加は、製造時間の増加、及び、材料使用量の増加につながるため、コスト増加につながるという問題を生じる。
【００１３】
したがって、前述のような半導体層等を含む光電変換層の入射光吸収率を改善するためには、半導体層の膜厚自体を増加させることなく、光電変換層への入射光量を如何に増大させるかが、最大の課題であるといえる。これはまた、太陽光などの外部光を無駄なく利用することで、外部出力電流を減少させることなく、前記半導体層の膜厚を薄くできるようにするには、どうすればよいか、という課題に換言できる。
【００１４】
また、太陽電池を屋外に設置するような、今後急成長が見込まれる用途に対応するには、耐環境性を考慮した構造であることが要求される。
【００１５】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、太陽電池の耐環境性を向上させ、かつ、光電変換層を照射する外部光の利用効率を増大させることで、従来の太陽電池より、高信頼性、高発電効率を実現する太陽電池を提供する点にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る太陽電池は、上記課題を解決するために、外部光が入射する平坦な光入射面を備えると共に、光出射側に、外部光を集光するための集光構造を備えた集光素子と、光透過孔を有する光反射層とを備え、該光反射層は、上記集光構造により集光された光が上記光透過孔を通過した後、上記太陽電池素子に入射し、該太陽電池素子からの反射光が該光反射層により反射され、該太陽電池素子に再入射するように、該太陽電池素子と該集光素子との間に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００１８】
第一に、集光素子に入射した光は、集光構造により集光され、光透過孔を透過して、太陽電池素子を照射する。この場合、光透過孔は、集光構造に対応して複数設けてもよい。集光構造としては、シリンドリカル状集光曲面の配列や、フレネル集光素子などが適している。
【００１９】
続いて、太陽電池素子を照射した光の一部は、光電変換層に吸収されるが、一部は太陽電池素子の表面または内部で反射され反射光となる。その一方で、該反射光の少なくとも一部は、光反射層における光透過孔以外の領域で反射され、太陽電池素子の方へ戻される。すなわち、太陽電池素子と反射層との間では、反射光が多重反射されることにより、光電変換層に照射される光量が増大するため、太陽電池の発電効率（光の利用効率）を高くすることが可能になっている。
【００２０】
第二に、太陽光などの外部光は空気より屈折率の大きい集光素子の光入射面で屈折する。このときの屈折角は、屈折の法則によって、入射角より小さくなる。したがって、集光素子を透過した光が集光構造へ入射する場合、その入射角は、外部光が直接集光構造へ入射する場合に比較して小さくなる。　一般に、集光機能を有する集光構造に入射する平行光束の入射角が小さい程、集光構造で集光される光の集光位置の移動が小さくなる。そして、集光位置の移動が小さくなることにより、光透過孔を透過する光の集光度は高くなる。これにより、該光束を光反射層に照射させることなく光透過孔に導くことが容易となるため、光反射層と太陽電池素子との間に導入される光量を増加させることが可能となり、もって発電効率を一層高めることができる。
【００２１】
第三に、上記集光素子は外部光が入射する光入射面を備えているので、その光入射面は、外界に接するか、あるいは外界の近くに配設される。そのような光入射面は、塵埃等にもさらされ易いが、上記光入射面は、平坦なので塵埃等が付着し易い凹凸を持っていない。このため、塵埃等の付着によって該集光素子の集光効率が、経時的に劣化することを最小限に抑えることができる。すなわち、耐環境性に優れ、高発電効率を長期間維持できる、信頼性の高い太陽電池を提供することができる。
【００２２】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記光反射層と上記光電変換層との間に、該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明材層が設けられていることを特徴としている。
【００２３】
上記の構成により、集光素子によって集光された光は、光透過孔を通過して透明材層に入射する。該透明材層は、その蛍光特性によって、上記光電変換層の光電変換に寄与しない波長の光を吸収し、上記光電変換層の光電変換に寄与する波長の光に変換した上で、蛍光として発する。発生した蛍光は直接、あるいは一旦反射層で反射された後、上記光電変換層に照射される。
【００２４】
したがって、光電変換に寄与する波長の光の光量が増大するので、太陽電池の発電効率を一層高くすることが可能となる。
【００２５】
なお、上記透明材層は、集光素子と太陽電池素子との間に、別体の透明基板として設け、該透明基板の集光素子側の面に、上記光反射層を積層したものであってよい。また、上記透明基板の一方の面に光電変換層を形成し、他方の面に光反射層を形成して、光反射層を集光素子側に配置した構成としてもよい。さらに、透明基板の配設枚数も一枚に限られるものではない。
【００２６】
さらに、透明材層は、後述する透明接着剤層であってもよい。
【００２７】
いずれにしても、上記光反射層と上記光電変換層との間に、該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明材層を一層ないし複数層設ければ、上述の効果を得ることができる。
【００２８】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記光反射層と上記光電変換層との間の積層構造中に、該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明接着剤層が含まれていることを特徴としている。
【００２９】
上記の構成において、光反射層と上記光電変換層との間には、透明接着剤層が介在する色々な態様の積層構造を含めることができる。例えば、集光素子側の面に光反射層を形成した透明基板を、透明接着剤層を介して太陽電池素子に接着固定してもよい。あるいは、集光素子から遠い方の面に光電変換層を形成した太陽電池素子用透明基板に対して、集光素子側の面に光反射層を形成した他の透明基板を、透明接着剤層を介して接着固定してもよい。
【００３０】
上記のように、各種態様を取り得る積層構造中に、該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明接着剤層が介在することにより、集光素子によって集光された光は、光反射層の光透過孔を通過して積層構造中の透明接着剤層に入射する。これによって、太陽電池の発電効率を一層高めることができる理由は、既に説明した該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明材層の働きと同様である。
【００３１】
また、光反射層と上記光電変換層との間に、透明接着剤層が介在する積層構造を形成することにより、太陽電池の構造的、機械的強度が高められ、また製造プロセスにおいて、破損等による歩留まり低下を抑制することもできる。
【００３２】
なお、本発明として記載した構成を、前記発明として記載した各構成と、必要に応じて任意に組み合わせてもよい。
【００３３】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記集光素子の光入射面上に、上記集光素子を構成する材料の屈折率よりも小さな屈折率を有する透明材層が設けられていることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【００３５】
第一に、上記透明材層の屈折率が上記集光素子を構成する材料の屈折率より小さいため、光入射面における反射率を小さくすることができる。すなわち、該光入射面での反射を抑える分、該集光素子内部により多くの光を入射させることができる。
【００３６】
第二に、該透明材層の屈折率は空気より大きいので、透明材層に入射した光は、屈折の法則によって入射角より小さな屈折角で屈折する。したがって、既に説明したように、集光素子自体が、集光構造に入射する光の入射角を小さくする働きを持っている上に、上記透明材層が光の入射角を小さくする働きも加わるため、集光構造によって集光された光が形成する光束を細く絞る効果を、相乗的に高めることができる。
【００３７】
これにより、該光束を光反射層に照射させることなく個々の光透過孔に導くことが一層容易となり、光反射層と太陽電池素子との間に導入される光量をさらに増加させることができる。この結果、発電効率をさらに高めることができる。
【００３８】
なお、本発明として記載した構成を、前記発明として記載した各構成と、必要に応じて任意に組み合わせてもよい。
【００３９】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記集光構造が、シリンドリカル状集光曲面であり、上記光透過孔が直線スリット状光透過孔であり、該シリンドリカル状集光曲面の円筒軸の方向と、該直線スリット状光透過孔の延伸方向とが平行に配置されていることを特徴としている。
【００４０】
上記の構成において、集光構造により集光される光が、該光透過孔を通過するときの通過光量をできるだけ多くするためには、光透過孔を通過する光の断面形状が、光透過孔の形状と高い類似性を有していること、好ましくは光の断面面積が光透過孔の面積以内となることである。
【００４１】
上記の構成によれば、シリンドリカル状集光曲面は、線状の集光状態を作り出すので、光透過孔として、その延伸方向がシリンドリカル状集光曲面の円筒軸と平行に配置された直線スリット状光透過孔を採用することによって、線状に集光された光は直線スリット状光透過孔へと効率良く集光される。
【００４２】
この結果、該直線スリット状光透過孔から入射した光が、光電変換層と光反射層との間で多重反射し、光電変換層に照射される光量が一層増大し、発電効率を一層高くすることが可能となる。
【００４３】
また、シリンドリカル状集光曲面は細長い集光構造を形成することができるので、その細長い集光構造を横に並べれば、大きな集光素子の光出射面を作製することができる。すなわち、より短小または複雑な形状の集光構造と比較して、簡易に集光構造を備えた集光素子を形成することができるため、集光素子のコストを下げることにも役立つ。このメリットは、光反射層の形成についても同様に当てはまる。
【００４４】
なお、本発明として記載した構成を、前記発明として記載した各構成と、必要に応じて任意に組み合わせてもよい。
【００４５】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記直線スリット状光透過孔を有する光反射層が、上記シリンドリカル状集光曲面の焦点距離よりも、シリンドリカル状集光曲面に近い位置に設けられていることを特徴としている。
【００４６】
上記の構成によれば、太陽電池を野外に設置した場合、太陽電池に入射する太陽光線の入射角度は、１日の内の時刻によって変動する。この入射角の変動による発電効率の低下を抑制することが、本構成の狙いである。
【００４７】
例えば、シリンドリカル状集光曲面の円筒軸に対して、垂直に入射する光と、斜めに入射する光とを考える。垂直に入射する光は、シリンドリカル状集光曲面の焦点において、直線スリット状光透過孔の延伸方向と平行に、線状に集光される。これに対し、斜めに入射する光は、その集光位置が、垂直に入射した光の集光位置より、シリンドリカル状集光曲面に近づく。
【００４８】
したがって、直線スリット状光透過孔を有する光反射層を、上記シリンドリカル状集光曲面の焦点に配置すると、垂直に入射する光は直線スリット状光透過孔を通過するが、斜めに入射する光は、直線スリット状光透過孔に達する前に集光されるため、集光された後の広がった光束となって直線スリット状光透過孔に達することになる。この結果、斜めに入射する光の一部は、直線スリット状光透過の周辺の光反射層を照射してしまうため、透過率が低下する。
【００４９】
そこで、上記の構成によれば、斜めに入射する光の集光位置が、シリンドリカル状集光曲面に近づくことを考慮して、光反射層をシリンドリカル状集光曲面側に近づけて配置するので、垂直に入射する光と斜めに入射する光の双方を、直線スリット状光透過孔を通過させることができる、あるいは斜めに入射する光の通過量を増大させることができる。したがって、発電効率を向上させることができる。
【００５０】
なお、本発明として記載した構成を、前記発明として記載した各構成と、必要に応じて任意に組み合わせてもよい。
【００５１】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記シリンドリカル状集光曲面の焦点距離をＦとすると、シリンドリカル状集光曲面の光出射側の表面と上記直線スリット状光透過孔が設けられた位置との間隔が、（３Ｆ／７）以上、（６Ｆ／７）以下であることを特徴としている。
【００５２】
上記の構成によれば、上記間隔が（３Ｆ／７）より小さくなると、斜めに入射する光の入射角が小さい範囲では、直線スリット状光透過孔の位置が、集光位置よりシリンドリカル状集光曲面に近づき過ぎるため、集光される前の広がった状態の光束が、直線スリット状光透過孔を照射することになる。このため、入射角が小さい範囲において、すなわち発電量が本来大きくなる時間帯で、直線スリット状光透過孔を通過できない光が増加し、発電効率が低下する。
【００５３】
一方、上記間隔が（６Ｆ／７）より大きくなると、斜めに入射する光の入射角が大きい範囲では、集光位置が、直線スリット状光透過孔とシリンドリカル状集光曲面との間に位置し、集光位置と直線スリット状光透過孔の位置とが離れ過ぎるため、集光された後の広がった状態の光束が、直線スリット状光透過孔を照射することになる。このため、入射角が大きい範囲において、直線スリット状光透過孔を通過できない光が増加し、発電効率が低下する。
【００５４】
そこで、上記間隔を上記の範囲に設定することにより、入射角の変動によらず、入射光のほとんどが直線スリット状光透過孔を通過することができるので、高い発電効率を維持することができる。
【００５５】
なお、本発明として記載した構成を、前記発明として記載した各構成と、必要に応じて任意に組み合わせてもよい。
【００５６】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記シリンドリカル状集光曲面の幅をＷとすると、上記直線スリット状光透過孔の幅が、（Ｗ／５）以上、（３Ｗ／５）以下であることを特徴としている。
【００５７】
上記の構成において、シリンドリカル状集光曲面の幅Ｗに対し、直線スリット状光透過孔の幅が（Ｗ／５）より狭くなると、太陽光の入射角が大きくなる時刻または季節には集光状態が悪くなるため、直線スリット状光透過孔に入射しなくなる太陽光の割合が高くなる。この結果、発電効率が低下する。一方、直線スリット状光透過孔の幅が（３Ｗ／５）より広くなると、光反射層と光電変換層との間で多重反射すべき光が、直線スリット状光透過孔から放出される。この結果、入射光の利用効率が低下し、発電効率が低下する。
【００５８】
したがって、直線スリット状光透過孔の幅を上記の範囲とすることにより、光の透過率の増大と反射率の増大という、光反射層が備えるべき相反する機能を最適化することができる。
【００５９】
なお、本発明として記載した構成を、前記発明として記載した各構成と、必要に応じて任意に組み合わせてもよい。
【００６０】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記シリンドリカル状集光曲面の円筒軸方向を含み、かつ、集光素子に垂直な平面が、東西方向を向くように設置されていることを特徴としている。
【００６１】
上記の構成により、朝方および夕方において、太陽光が東西方向の斜め上からシリンドリカル状集光曲面に入射する場合において、光軸を含みかつ円筒軸を含む平面と、集光素子が設けられた平面とが成す角度を常に一定とすることができ、シリンドリカル状集光曲面により直線状に集光される光は、常に、光軸を含みかつ円筒軸を含む平面上に集光されることになる。
【００６２】
また、前述の構成によれば、シリンドリカル状集光曲面の円筒軸の方向と、該直線スリット状光透過孔の延伸方向とが平行に配置されているから、上記直線スリット状光透過孔は、光軸を含みかつ円筒軸を含む平面上に配置されている。
【００６３】
したがって、１日の太陽光の入射角度変化に対応して、該シリンドリカル状集光曲面と該直線スリット状光透過孔とを相対的に移動させることなく、太陽光を効率良く直線スリット状光透過孔へと集光することが可能となる。
【００６４】
なお、本発明として記載した構成を、前記発明として記載した各構成と、必要に応じて任意に組み合わせてもよい。
【００６５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１〜図６及び図１３に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００６６】
（本願発明の前提となる構成例）
図１３は、特願２００１−２９６４０９号（本願出願前の確認時点において未公開）において、本願発明者が出願した太陽電池の断面斜視図を示している。該太陽電池は、支持体を兼ねた基板１上に光電変換層２を設けた太陽電池素子と、入射光９の入射側にシリンドリカル状集光曲面群４を有すると共に、太陽電池素子側に直線スリット状光透過孔群８を有する光反射層７が設けられた集光素子３とで構成されている。
【００６７】
シリンドリカル状集光曲面群４は、各シリンドリカル状集光曲面（集光領域）の凸面が光入射側を向き、複数のシリンドリカル状集光曲面が、それぞれの円筒軸を平行にして並列されている。なお、上記円筒軸とは、シリンドリカル状集光曲面を円筒面の一部とする円筒を考えたとき、その円筒の中心軸を意味する。
【００６８】
また、透明基板６上に形成された上記直線スリット状光透過孔群８は、個々の該シリンドリカル状集光曲面に対応した直線スリット状光透過孔で構成されている。さらに、シリンドリカル状集光曲面で直線状に集光された光が、直線スリット状光透過孔を最も効率良く通過するようにとの観点で、該シリンドリカル状集光曲面の円筒軸の方向と、該直線スリット状光透過孔の延伸方向とが平行になるように配置されている。
【００６９】
ここで、図１３では、該シリンドリカル状集光曲面に対して、真上から入射する入射光９の光軸上であって、その光が集光される位置に、対応する直線スリット状光透過孔が配置されている。
【００７０】
上記の構成において、シリンドリカル状集光曲面群４（集光素子３）に垂直に入射する入射光９は、シリンドリカル状集光曲面群４により、直線スリット状光透過孔群８に線状に集光され、太陽電池素子の光電変換層２へと照射される。光電変換層２からの反射光は、集光素子３に設けられた光反射層７によって反射され、再度、太陽電池素子の光電変換層２へと入射する。このように、直線スリット状光透過孔群８から入射した光が、太陽電池素子と光反射層７との間で多重反射する、すなわち太陽電池素子での吸収と一部反射とを繰り返すことにより、太陽電池素子の発電効率を高めることが可能となる。
【００７１】
したがって、上記光反射層７としては、少なくとも、光電変換層２からの反射光を、直線スリット状光透過孔群８以外の領域で、反射することが可能であればよく、光電変換層２に対向する面が、光を反射することが可能な光反射層７であればよい。
【００７２】
一方、光反射層７の光入射側の面、すなわち、シリンドリカル状集光曲面群４に対向する面においては、光反射機能を有しても、光吸収機能を有してもかまわない。しかし、光吸収機能を持たせるためには、光吸収機能を有する層を付加する必要があるため、コストアップにつながる。したがって、光反射性を有する材料のみで光反射層７を形成した構成、すなわち、該光反射層７の光入射側の面も、光反射機能を有していることが望ましい。
【００７３】
また、ここでは、集光領域を有する集光素子として、シリンドリカル状集光曲面を用いて説明したが、直線スリット状光透過孔群８に光を集光する機能を有しておれば良く、これに限られるものではない。例えば、図１３においては、常に曲率半径の等しいシリンドリカル状集光曲面が並列配置された集光素子について示しているが、シリンドリカル状集光曲面の頂部から側部にかけて、徐々に曲率半径が小さくなるようなシリンドリカル状集光曲面を用いることにより、側部において発生するコマ収差を低減することが可能となり、入射角増大による発電効率の低下を抑制することが可能となる。
【００７４】
また、個々の集光領域をフレネル集光素子により構成することによっても、直線スリット状光透過孔群８に光を集光することが可能である。この場合、凹凸段差の少ないフレネル集光素子を用いることにより、集光素子を薄くすることが可能となり、太陽電池の薄型化を実現することができる。
【００７５】
また、光電変換層２としては、従来技術において述べたような多結晶Ｓｉ太陽電池、非晶質Ｓｉ太陽電池、タンデム構造の太陽電池等の光電変換層を用いることが可能である。また、他に、単結晶Ｓｉ太陽電池や、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２、ＣｕＧａＳｅ２などのＣＩＳ系太陽電池等に用いられている光電変換層を用いることも可能である。
【００７６】
しかしながら、鋭意検討を進めた結果、図１３に示す構成の太陽電池においては、入射光９の入射側にシリンドリカル状集光曲面群４が存在しているため、該シリンドリカル状集光曲面群４の凹部分に塵埃等が付着し易いという問題の有ることが判った。このため、太陽電池の長期使用に伴い、発電効率が徐々に劣化することが新たに確認された。したがって、該太陽電池において、高い発電効率を長期に渡り持続するためには、シリンドリカル状集光曲面群４を定期的に清掃することが必要となる。このことは、保守作業の手間の増大や、あるいはランニングコストの増大を招く。
【００７７】
（本発明の構成例）
図１は、上記の新たな課題に鑑みて、耐環境性を向上させた本発明の太陽電池の断面斜視図を示している。
【００７８】
本発明の太陽電池は、図１に示すように、図１３に基づいて説明した太陽電池の構成において、集光素子３から光反射層７を分離し、光反射層７を備えた透明基板６を、集光素子３と太陽電池素子との間に別途設けている。
【００７９】
さらに、本発明の集光素子３は、光入射面及び光出射面の位置関係が、図１３に示す集光素子３に対し逆転している。すなわち、本発明の太陽電池では、集光素子３の光入射面を平坦な平面部５としており、集光素子３のシリンドリカル状集光曲面群４が、光出射面となっている。また、シリンドリカル状集光曲面群４と透明基板６上に設けられた光反射層７とが対面している。
【００８０】
上記の構成によれば、入射光９は、集光素子３の平面部５から入射し、シリンドリカル状集光曲面群４によって直線スリット状光透過孔群８に集光される。より詳しくは、シリンドリカル状集光曲面群４を構成する個々のシリンドリカル状集光曲面が、直線スリット状光透過孔群８の対応する直線スリット状光透過孔に、入射光９をそれぞれ集光する。
【００８１】
直線スリット状光透過孔群８を透過した光は、図１３に基づいて説明したのと同様に、光反射層７と光電変換層２との間で多重反射し、太陽電池の発電効率を従来よりも高めることができるようになっている。
【００８２】
このように、本発明の太陽電池は、図１３に示す太陽電池のように、光入射面に凹凸が存在しないため、塵埃の付着が抑制され、長期にわたり高い発電効率を持続することが可能となる。
【００８３】
また、該太陽電池において、高い発電効率を長期に渡り持続するために、集光素子３の定期的な清掃は、不要ないし必要性が小さくて済む。これにより、保守作業の手間が減少する、あるいはランニングコストが縮小する。したがって、本発明の太陽電池は、屋外に設置するような、今後急成長が見込まれる用途に適応した、耐環境性の高い構造を備えているといえる。
【００８４】
図２は、上記太陽電池素子の一構成例を示している。すなわち、この例の太陽電池素子は、支持体を兼ねた基板１上に、光反射効果を有する電極金属層１０、電極金属層１０と半導体層との電気的接触を良好にするために設けた、ｐ型不純物またはｎ型不純物の一方の不純物を高濃度にドーピングした多結晶Ｓｉ半導体層１１、多結晶Ｓｉ半導体層１１と同じ伝導型の不純物をわずかにドーピングした多結晶Ｓｉ半導体層１２、多結晶Ｓｉ半導体層１１、１２と反対の伝導型の不純物を高濃度にドーピングした多結晶Ｓｉ半導体層１３、電流を取り出すための集電電極１４、効率的に光を取り込むための導電性透明膜からなる反射防止層１５とで構成されている。
【００８５】
このような太陽電池素子は、反射防止層１５側から太陽光が導入され、多結晶Ｓｉ半導体層１１〜１３で光電変換が行われる。ただし、該反射防止層１５は、一般に波長依存性を有しており、全ての波長の光の反射を完全に防止することは不可能なので、該反射防止層１５からの反射光が存在することになる。また、電流を取り出すための集電電極１４に照射された光は、該集電電極１４により完全に反射されることになる。
【００８６】
このような理由によって、本発明の太陽電池においては、上記太陽電池素子の光電変換層２からの反射光を、透明基板６に設けた光反射層７で反射させ、再度太陽電池素子の光電変換層２へと入射させることで発電効率を高めている。
【００８７】
次に、図３及び図４は、上記太陽電池の設置方法について説明する図である。本明細書においては、図３に示すように、シリンドリカル状集光曲面群４の円筒軸方向を縦方向１６と呼び、縦方向１６と直交し、かつ平面部５と平行な平面内に含まれる方向を横方向１７と呼ぶこととする。
【００８８】
太陽光を光源とする太陽電池においては、太陽光の入射角度によらず、効率の良い発電を行う必要がある。例えば、図４に示すように、朝８時には、太陽光は東斜め上から太陽電池へと入射し、正午１２時には、太陽光は垂直上方から太陽電池へと入射し、夕方１６時には、太陽光は西斜め上から太陽電池へと入射する。効率の良い発電を行うためには、このように入射角度が日内変化する太陽光を、シリンドリカル状集光曲面群４で効率良く集光し、直線スリット状光透過孔群８へと入射させることが必要となる。
【００８９】
ここで、図３に示すように、横方向１７の斜め上から、太陽光としての入射光９が、入射角Ｑ１で入射する場合、光軸を含みかつ円筒軸を含む平面も入射角Ｑ１に対応して傾くため、シリンドリカル状集光曲面群４により線状に集光される位置は、横方向９に沿って移動する。この結果、光軸が直線スリット状光透過孔群８から外れるため、シリンドリカル状集光曲面群４により集光される入射光９は、直線スリット状光透過孔群８に入射せず、光反射層７により反射される。したがって、発電効率が著しく低下することになる。
【００９０】
これに対して、縦方向１６の斜め上から、入射光９が入射角Ｑ２で入射する場合、光軸を含みかつ円筒軸を含む平面の傾きは、入射角Ｑ２に依存せず一定であり、シリンドリカル状集光曲面群４により線状に集光される位置は該平面上に存在する。そのため、光軸が直線スリット状光透過孔群８を通る状態が維持されるので、シリンドリカル状集光曲面群４により集光される入射光９は、直線スリット状光透過孔群８に入射する。この結果、太陽光が斜め上から入射する場合においても、高い発電効率を維持することが可能となる。
【００９１】
したがって、本発明の太陽電池は、図４に示すように、該シリンドリカル状集光曲面群４の縦方向１６が太陽の日周運動の進行方向、すなわち東西方向と一致するように、設置する。つまり、シリンドリカル状集光曲面の円筒軸方向を含み、かつ、集光素子３に垂直な平面が、東西方向を向くように、図１に示す太陽電池を設置する。これにより、太陽光が斜め上から入射する朝方及び夕方においても、高い発電効率を維持することができる。
【００９２】
また、本発明の太陽電池においては、集光素子３（図１）の平面部５において、入射光９が屈折するため、シリンドリカル状集光曲面群４に対する入射角度が小さくなるという利点を有している。
【００９３】
すなわち、入射光９の入射角度をＱ０、大気の屈折率をｎ０、集光素子３の屈折率をｎ１とすると、入射光９の平面部５における屈折角度Ｑ１は、屈折の法則（ｎ０ｓｉｎＱ０＝ｎ１ｓｉｎＱ１）により決定される。大気の屈折率ｎ０＝１であるため、ｎ１＞１である素材の集光素子３を用いることにより、Ｑ１＜Ｑ０となる。
【００９４】
したがって、集光素子３の平面部５における屈折角度Ｑ１、すなわち、シリンドリカル状集光素子群４への実質的な入射角度を、入射光９の入射角度Ｑ０よりも小さくすることができる。シリンドリカル状集光素子群４によって集光される光束は、シリンドリカル状集光素子群４に入射する平行光の入射角度が小さい程、細く絞られる。このため、本発明の集光素子３によって、効率的な集光特性の実現、ひいては高い発電効率の実現が可能となる。
【００９５】
次に、図５は、図４に示すように、本発明の太陽電池のシリンドリカル状集光曲面群４に対して、その縦方向１６の斜め上から入射角度Ｑ０（図３のＱ２に対応）で平行光が入射した際の集光状態を計算した結果を示している。ここで、集光状態の計算は、空気の屈折率ｎ０を１．０とし、集光素子３の屈折率ｎ１を１．５とし、曲率半径１０ｍｍのシリンドリカル状集光曲面群４が、幅１０ｍｍの間隔で並んでいる場合について行った。
【００９６】
なお、シリンドリカル状集光曲面群４と光反射層７との間の屈折率ｎ２が、光反射層７と太陽電池素子との間の屈折率と異なる場合、直線スリット状光透過孔群８を透過した光は、屈折することになるが、直線スリット状光透過孔群８を通過した光は、全て、光電変換層２と光反射層８との間で吸収と一部反射を繰り返し、発電効率に寄与するため、その光路を求める必要が無い。したがって、光反射層７と太陽電池素子との間の屈折率は、シリンドリカル状集光曲面群４と光反射層７との間の屈折率ｎ２に等しいものとして計算を行った。
【００９７】
また、シリンドリカル状集光曲面群４と光反射層７との間には、シリンドリカル状集光曲面群４による集光機能を実現するため、少なくとも集光素子３の屈折率ｎ１よりも小さな屈折率を有する透明体（透明媒質）が設けられていることが必要であるが、ここでは、シリンドリカル状集光曲面群４と光反射層７との間に空気（ｎ２＝１）が設けられているものとして計算した。
【００９８】
図５において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、Ｑ０＝０°、Ｑ０＝４０°、Ｑ０＝６０°の場合について計算した結果である。なお、図中の数値目盛りの単位はｍｍである。縦方向１６の斜め上からの入射光９は、本発明の太陽電池の中を縦方向に沿って進みながら集光される。図５においては、その場合の光の集光状態を、横方向１７を含んで集光素子３に垂直な面で切断した断面に投影して、入射角度Ｑ０による集光状態の変化を調べている。
【００９９】
なお、屈折の法則に従って、シリンドリカル状集光曲面群４への実質的入射角度Ｑ１を計算すると、それぞれ、Ｑ１＝０°、Ｑ１＝２５．４°、Ｑ１＝３５．７°となる。
【０１００】
図５からわかるように、入射角度が大きくなることで、入射光９の集光位置は、シリンドリカル状集光曲面群４の方向に移動することになる。従って、図５（ａ）に示すＱ０＝０°における集光位置、すなわち、シリンドリカル状集光曲面群４の焦点距離Ｆの位置に、直線スリット状光透過孔群８を設けると、図５（ｃ）に示すＱ０＝６０°の場合には、各シリンドリカル状集光曲面群４の端部からの入射光が、直線スリット状光透過孔群８ではなく光反射層７に照射される。このため、縦方向１６に対して入射する入射光９の入射角が大きくなる程、光反射層７によって反射される光が増えることになる。この結果、入射角度の増大にともない、発電効率が僅かに低減することになる。
【０１０１】
これに対する対策として、図６に示すように、シリンドリカル状集光曲面群４の焦点距離Ｆよりもシリンドリカル状集光曲面群４に近い位置に、直線スリット状光透過孔群８を設けるとともに、直線スリット状光透過孔群８のスリット幅を最適化した。すなわち、直線スリット状光透過孔群８の光軸上の位置については、シリンドリカル状集光曲面と対応する直線スリット状光透過孔との間隔ｄとした場合に、ｄ＜Ｆを満たすようにした。
【０１０２】
これにより、図５（ａ）に示すＱ０＝０°の場合においても、図５（ｃ）に示すＱ０＝６０°の場合においても、すべての入射光を直線スリット状光透過孔群８へと集光することが可能となる。すなわち、入射角度が増大した場合においても、効率良く入射光を直線スリット状光透過孔群８へと集光し、高い発電効率を実現することが可能となる。
【０１０３】
【実施例】
［実施例１］
本発明の実施例１として、図１に示す構成の太陽電池を作製した。
【０１０４】
太陽電池素子は、従来と同様な方法により作製した。以下にその作製方法を示す。
【０１０５】
図２に示すように、支持体を兼ねたステンレス基板１上に、光反射効果を有する膜厚１００ｎｍのＡｌ０．９５Ｔｉ０．０５合金からなる電極金属層１０をスパッタリングにより形成した後、電極金属層１０と半導体層との電気的接触を良好にするために設けた、ｐ型不純物またはｎ型不純物の一方の不純物を高濃度にドーピングした多結晶Ｓｉ半導体層１１、多結晶Ｓｉ半導体層１１と同じ伝導型の不純物をわずかにドーピングした多結晶Ｓｉ半導体層１２、多結晶Ｓｉ半導体層１１、多結晶Ｓｉ半導体層１２と反対の伝導型の不純物を高濃度にドーピングした多結晶Ｓｉ半導体層１３をプラズマＣＶＤ装置により順次形成した。
【０１０６】
多結晶Ｓｉ半導体層１１は、基板温度２５０℃の条件で、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、ＰＨ３ガスの混合比を最適化した混合ガスをＣＶＤ装置に導入し、ガス圧２０Ｐａとして、１００Ｗの高周波電力を投入することにより形成した。電極金属層１０上には、Ｐが高濃度にドープされた膜厚３０ｎｍの多結晶Ｓｉ半導体層１１を堆積した。
【０１０７】
次に、多結晶Ｓｉ半導体層１２は、基板温度５５０℃の条件で、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、ＰＨ３ガスの混合比を最適化した混合ガスをＣＶＤ装置に導入し、ガス圧５０Ｐａとして、３５０Ｗの高周波電力を投入することにより形成した。こうして、多結晶Ｓｉ半導体層１１上には、Ｐがわずかにドーピングされた膜厚１５０ｎｍの多結晶Ｓｉ半導体層１２を堆積した。
【０１０８】
多結晶Ｓｉ半導体層１２は、光を吸収し、電荷を発生させ、発電を行う層であり、十分に光を吸収させるため、従来の太陽電池においては、通常その厚さが５０００ｎｍ以上５００００ｎｍ以下に設定される。これに対し、本発明においては、直線スリット状光透過孔群８からの入射光が、光電変換層２と光反射層７との間で吸収と一部反射を繰り返すため、多結晶Ｓｉ半導体層１２を薄くすることが可能である。すなわち、その膜厚が１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下と薄い場合においても高い発電効率を得ることができる。したがって、多結晶Ｓｉ半導体層１３の形成時間を大幅に短縮することが可能となり、太陽電池の低コスト化を実現することができる。
【０１０９】
次に、多結晶Ｓｉ半導体層１３は、基板温度３５０℃の条件で、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、ＢＦ３ガスの混合比を最適化した混合ガスをＣＶＤ装置に導入し、ガス圧５０Ｐａとして、１００Ｗの高周波電力を投入することにより形成した。こうして、多結晶Ｓｉ半導体層１２上には、Ｂがドーピングされた膜厚１５ｎｍのｐ型の多結晶Ｓｉ半導体層１３を堆積した。
【０１１０】
次に、多結晶Ｓｉ半導体層１１〜１３で構成されるｐｎ接合を形成した基板１をスパッタリング装置に取り付け、くし型集電電極１４の形状に対応した遮蔽マスクを基板１の多結晶Ｓｉ半導体層１３の表面に装着した状態で、ＡｌＴｉ合金ターゲットを用いて膜厚１００ｎｍのＡｌ０．９５Ｔｉ０．０５合金からなる幅０．１ｍｍ、間隔５ｍｍのくし型集電電極１４を形成した。
【０１１１】
最後に、Ｉｎ２Ｏ３ターゲットを用い、酸素雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことにより、多結晶Ｓｉ半導体層１３及びくし型集電電極１４上に、膜厚６５ｎｍの導電性透明膜を反射防止層１５として形成した。
【０１１２】
一方、図１に示す集光素子３としては、屈折率１．５のポリカーボネート樹脂製の集光素子を、射出成形法により作製した。集光曲面群としては、曲率半径１０ｍｍのシリンドリカル状集光曲面群４が、幅１０ｍｍの間隔で並んだ構成とし、その焦点距離Ｆはおよそ３５ｍｍであった。
【０１１３】
次に、直線スリット状光透過孔群８を有する光反射層７としては、屈折率１．５、板厚２ｍｍのポリカーボネート樹脂製の透明基板６上に、直線スリット状光透過孔群８に対応する遮蔽板を装着した状態で、スパッタリング法により、膜厚１００ｎｍのＡｌ０．９５Ｔｉ０．０５合金からなる光反射層７を成膜した後、該遮蔽版を取り除くことにより形成した。また直線スリット状光透過孔群８のスリット幅ＷＳは、シリンドリカル状集光曲面群４の幅Ｗ（Ｗ＝１０ｍｍ）の１／４の幅（ＷＳ＝２．５ｍｍ）とした。
【０１１４】
このようにして作製した太陽電池の発電効率を調査した。この場合、太陽光としての入射光９が、上記集光素子３の平面部５の側から入射し、シリンドリカル状集光曲面群４により集光されることによって、該光透過孔群８を透過した光が、上記光電変換層２へと照射されるように、集光素子３と、透明基板６と、光電変換層２を有する上記太陽電池素子との間にスペーサを設け固定配置した。
【０１１５】
比較例１として、上記太陽電池素子のみの構成の太陽電池の発電効率についても調査した。
【０１１６】
【表１】
2004128419.tif 000003
【０１１７】
表１は、直線スリット状光透過孔群８の光軸上の位置、すなわち、集光素子３のシリンドリカル状集光曲面群４と光反射層７との間隔ｄを変えた場合において、入射光９の入射角Ｑ１に対して、発電効率がどのように変化するかを調べた結果を示している。
【０１１８】
光源としては、太陽光シミュレーターを用い、１００ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を斜め上から照射した。また、表１は、並べて配置した比較例１の太陽電池の開放電圧Ｖ及び短絡電流Ｉを１００％として、本発明の太陽電池の開放電圧Ｖと短絡電流Ｉの大きさを比較例１と比較した結果を示している。
【０１１９】
焦点距離Ｆが３５ｍｍであるのに対して、ｄ＝３５ｍｍ（Ｆ）とした場合、入射角度Ｑ１＝０°、４０°においては、開放電圧Ｖ及び短絡電流Ｉがともに比較例１より大きくなっており、入射角度Ｑ１＝６０°において、短絡電流Ｉが比較例１よりも小さくなっていることがわかる。
【０１２０】
入射角度Ｑ１＝６０°において、短絡電流Ｉが比較例１よりも小さくなっている理由は、図５（ｃ）を参照して上述したように、シリンドリカル状集光曲面の両端部付近で集光された光が、直線スリット状光透過孔を通過できないからである。
【０１２１】
しかしながら、この場合においても、発電量が大きくなる入射角度の小さい時間帯において、比較例１より大きな発電効率が実現しており、一日のトータル発電量を考慮すると、ｄ＝Ｆとした実施例１において、比較例１より多くの発電量が得られることになる。
【０１２２】
また、表１を見ると、ｄが１５ｍｍ（３Ｆ／７）以上、３０ｍｍ（６Ｆ／７）以下の範囲において、入射角度Ｑ＝６０°までのすべての入射角度において、比較例１よりも本発明の太陽電池の開放電圧Ｖと短絡電流Ｉの両方が大きくなっていることが分かる。したがって、実施例１の太陽電池においては、集光素子３のシリンドリカル状集光曲面群４と光反射層７との間隔ｄを（３Ｆ／７）以上、（６Ｆ／７）以下とすることが望ましい。
【０１２３】
上記間隔ｄが（３Ｆ／７）より小さくなると、入射角が小さい範囲では、直線スリット状光透過孔の位置が、集光位置よりシリンドリカル状集光曲面に近づき過ぎるため、集光される前の広がった状態の光束が、直線スリット状光透過孔を照射することになる。このため、入射角が小さい範囲において、すなわち発電量が本来大きくなる時間帯で、直線スリット状光透過孔を通過できない光が増加し、発電効率が低下する。
【０１２４】
一方、上記間隔が（６Ｆ／７）より大きくなると、入射角が大きい範囲では、集光位置が、直線スリット状光透過孔とシリンドリカル状集光曲面との間に位置し、集光位置と直線スリット状光透過孔の位置とが離れ過ぎるため、集光された後の広がった状態の光束が、直線スリット状光透過孔を照射することになる。このため、入射角が大きい範囲において、直線スリット状光透過孔を通過できない光が増加し、発電効率が低下する。
【０１２５】
そこで、上記間隔を上記の範囲に設定することにより、入射角の変動によらず、入射光のほとんどが直線スリット状光透過孔を通過することができるので、高い発電効率を維持することができる。
【０１２６】
次に、間隔ｄを最適条件、すなわち、ｄ＝２５ｍｍ（５Ｆ／７）に固定して、直線スリット状光透過孔群８のスリット幅ＷＳを変えて、開放電圧Ｖと短絡電流Ｉとを調査した結果を表２に示す。
【０１２７】
【表２】
2004128419.tif 000004
【０１２８】
表２に示すように、シリンドリカル状集光曲面群４の幅Ｗが１０ｍｍであるのに対して、スリット１つあたりの幅Ｗを２ｍｍ（Ｗ／５）以上とし、６ｍｍ（３Ｗ／５）以下とすることにより、６０°までのすべての入射角に対して、比較例１よりも大きな開放電圧Ｖと短絡電流Ｉが得られた。
【０１２９】
スリット幅ＷＳが狭くなりすぎると、集光された光の一部が光反射層７により反射され、太陽電池素子の光電変換層２に到達しなくなるため、発電効率の低下につながる。また、スリット幅ＷＳが広くなりすぎると、直線スリット状光透過孔群８から入射し、光電変換層２と光反射層７との間で多重反射すべき光が、再度、直線スリット状光透過孔群８から放射される。この結果、光の利用効率が低下するため、発電効率の低下につながる。
【０１３０】
以上のように、本発明の太陽電池においては、シリンドリカル状集光曲面群４の焦点距離をＦとして、シリンドリカル状集光曲面群４の表面から直線スリット状光透過孔群８が形成された光反射層７までの間隔ｄを（３Ｆ／７）以上、（６Ｆ／７）以下とすることが望ましい。また、シリンドリカル状集光曲面群４の幅をＷとして、直線スリット状光透過孔群８のスリット幅ＷＳを（Ｗ／５）以上、（３Ｗ／５）以下とすることが望ましい。
次に、図１に示す実施例１の構成の太陽電池と、図１３に示す比較例２の構成の太陽電池とを屋外に配置し、その発電効率の変化を比較した結果を表３に示す。
【０１３１】
【表３】
2004128419.tif 000005
【０１３２】
測定に際して、光源として、太陽光シミュレーターを用い、１００ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を集光素子３の平面部５に対して垂直に照射した。そして、実施例１及び比較例２の初期状態における開放電圧Ｖと短絡電流Ｉとを１００％として、一定期間屋外に配置した後、再度同一条件での測定を行い、開放電圧Ｖと短絡電流Ｉとを初期状態と比較した。
【０１３３】
その結果、表３に示すように、実施例１の太陽電池においては、屋外に１０日間放置することにより、僅かに開放電圧Ｖと短絡電流Ｉとが減少するが、その後、放置日数が増加しても、開放電圧Ｖと短絡電流Ｉとは、ほとんど変化しておらず、安定した発電効率が確保されていることが分かる。
【０１３４】
これに対して、比較例２の太陽電池では、開放電圧Ｖと短絡電流Ｉとがともに、放置日数の増加に伴い徐々に減少し、発電効率が低下していることがわかる。
【０１３５】
この発電効率の違いは、既に説明したように、集光素子３に対する塵埃の付着量の違いに起因している。すなわち、比較例２の太陽電池においては、放置日数の増加にともない、光入射面としてのシリンドリカル状集光曲面群４の凹部に沿って、塵埃付着の増加が確認され、この塵埃付着が発電効率低下の原因となっている。一方、実施例１の太陽電池においては、光入射面が平面部５となっており、凹凸が無いため、このような塵埃付着の増加は確認されず、安定した発電効率が得られている。
【０１３６】
なお、本実施例においては、集光素子３（図１）と透明基板６と太陽電池素子との間にスペーサを設け、各々を固定配置した構成について説明しているが、紫外線硬化樹脂等の透明接着剤を用いて、集光素子３と透明基板６と太陽電池素子とを互いに接着固定してもよい。これにより、より強固に集光素子３と太陽電池素子とを固定することが可能となり、太陽電池の信頼性が向上する。
【０１３７】
しかしながら、集光曲面群の焦点距離を短くし、太陽電池の厚さを薄くするためには、集光素子３と直線スリット状光透過孔群８との間の媒質の屈折率ｎ２は可能な限り小さいことが望ましい。したがって、透明基板６と太陽電池素子とを透明接着剤により接着固定する一方、集光素子３と透明基板６との間には、屈折率１の空気が介在するように、スペーサを用いて集光素子３と透明基板６とを固定することが望ましい。
【０１３８】
次に、実施例１の太陽電池において、透明基板６として、蛍光特性を有する透明基板（透明材層）を用いた実施例について説明する。
【０１３９】
実施例１においては、透明基板６として、板厚２ｍｍのポリカーボネート樹脂製の透明基板を用いたが、ここではその代わりとして、粒径５μｍのＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｍｇ，Ｔｉの蛍光粒子を、１５体積％含有させた板厚２ｍｍのポリカーボネート樹脂製の透明基板を用いた。
【０１４０】
この蛍光粒子は、光電変換に利用されない波長４００ｎｍ近傍の光を、光電変換に利用される波長６００ｎｍ近傍の光に変換する。このため、蛍光粒子から発生する波長６００ｎｍ近傍の光もまた、光反射層７と太陽電池素子との間で多重反射することにより、太陽電池の発電効率を高くすることが可能となる。
【０１４１】
蛍光粒子を含有しない透明基板６を用いた太陽電池と、蛍光粒子を含有した透明基板６を用いた太陽電池に対して、太陽光シミュレーターを用いて、１００ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を、入射角度Ｑ０が０°、４０°、６０°となるように入射させ、両者の開放電圧Ｖと短絡電流Ｉを比較した。その結果、蛍光粒子を含有した透明基板６を用いることにより、全ての入射角度Ｑ０において、開放電圧Ｖが５％程度大きくなり、短絡電流Ｉが２５％程度大きくなることが確認された。
【０１４２】
また、実施例１の太陽電池において、蛍光性微粒子が分散した紫外線硬化樹脂（透明材層）を用いて、透明基板６と太陽電池素子とを接着固定した場合も、同様に、発電効率を高くすることが可能となる。
【０１４３】
ここでは、粒径５μｍのＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｍｇ，Ｔｉの蛍光粒子を、紫外線硬化樹脂に１０体積％含有させ、透明基板６と太陽電池素子とを、５０μｍ厚の該紫外線硬化樹脂を用いて接着固定した。この蛍光粒子は、光電変換に利用されない波長４００ｎｍ近傍の光を、光電変換に利用される波長６００ｎｍ近傍の光に変換する。そして、該紫外線硬化樹脂の層が、光反射層７と光電変換層２との間に配置されているため、蛍光粒子から発生する波長６００ｎｍ近傍の光が、光反射層７と太陽電池素子との間で多重反射する。これにより、太陽電池の発電効率を高くすることが可能となる。
【０１４４】
蛍光粒子を含有しない紫外線硬化樹脂を用いて、透明基板６と太陽電池素子とを接着固定した太陽電池と、蛍光粒子を含有した紫外線硬化樹脂を用いて、透明基板６と太陽電池素子とを接着固定した本発明の太陽電池とに対して、太陽光シミュレーターを用いて、１００ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を、入射角度Ｑ０が０°、４０°、６０°となるように入射させ、両者の開放電圧Ｖと短絡電流Ｉを比較した結果、蛍光粒子を含有させることにより、開放電圧Ｖが３％程度大きくなり、短絡電流Ｉが１７％程度大きくなることが確認された。
【０１４５】
なお、蛍光粒子を含有させた透明基板６および紫外線硬化樹脂を組み合わせて用いることにより、多重反射の光路に蛍光粒子が多く存在することになるため、発電効率を一層向上させることができる。
【０１４６】
上記以外の蛍光材料として、酸化ストロンチウムと酸化アルミニウムからなる化合物に希土類元素のユウロピウム（Ｅｕ）とジスプロシウム（Ｄｙ）を添加したＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙや、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ，Ｄｙや、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙや、ＺｎＳ：Ｃｕ等の蛍光材料を用いることも可能である。
【０１４７】
また、シアニン系色素、ピリジン系色素、ローダミン系色素等の有機色素を含有させることによっても、同様に、短波長の光を長波長の光に変換することが可能であり、発電効率を高くすることが可能である。
【０１４８】
さらに、これらの蛍光材料を任意の組み合わせで複数同時に用いることにより、より高い発電効率を得ることが可能である。
【０１４９】
［実施例２］
実施例１においては、太陽の日周運動を考慮して、上記太陽電池の縦方向１６（図３）が東西方向と一致するように配置した場合について説明した。しかし、実際には地軸が傾いているため、季節によっては、太陽光７が横方向１７の斜め上から入射することになる。
【０１５０】
例えば、春分の日の南中時に、太陽光としての入射光９が垂直真上から入射し、直線スリット状光透過孔群８に集光されるように、上記太陽電池を設置すると、地軸が２３．４°傾いているため、冬至や夏至には、入射光９は、横方向１７の斜め上から±２３．４°の入射角Ｑ１で入射する。この結果、入射光９の光軸が直線スリット状光透過孔群８から横方向１７に変位するため、入射光９は光反射層７により反射され、発電効率が著しく低下することになる。
【０１５１】
実施例２の太陽電池は、上記問題点を解決するために、図７に示すように構成されている。すなわち、シリンドリカル状集光曲面群４が設けられた集光素子３と、直線スリット状光透過孔群８が設けられた透明基板６とが、入射光９の入射角度Ｑ１に対応して、横方向１７に相対的に移動可能に支持されている。
【０１５２】
このように、季節に伴う太陽光の入射角度の変化に対応して、集光素子３と透明基板６とを相対的に移動させ、太陽光の集光位置と直線スリット状光透過孔群８の位置とを一致させる、あるいは集光された太陽光が形成する光束が、できるだけ直線スリット状光透過孔群８を通過できるようにすることで、上記光電変換層２に入射する太陽光を増大させることができ、もって発電効率を高めることが可能となる。
【０１５３】
また、図８に示すように、透明基板６と光電変換層２を有する太陽電池素子とが透明接着剤等により接着固定されている場合にも、透明基板６と太陽電池素子とを一体的に、移動可能とすることにより、同様に、高い発電効率を実現することが可能となる。
【０１５４】
なお、太陽光の入射角度が年内変化する影響を解消する別の手立てとして、集光素子３の平面部５が、常に太陽光を垂直に受光するように、太陽電池を東西方向に平行な回転軸の周りに回転させてもよい。この場合の回転角度は、１日当たりに換算して、高々０．２５°程度でよい。
【０１５５】
［実施例３］
本発明の実施例３として、図９に示す構成の太陽電池を作製した。
【０１５６】
実施例３の太陽電池は、実施例１に記載の集光素子３と、太陽電池素子用透明基板１８及び光電変換層１９を有する太陽電池素子とで構成されている。ここで、直線スリット状光透過孔群８を有する光反射層７は、太陽電池素子用透明基板１８の光入射面、すなわち光電変換層１９に対向する面に設けられている。
【０１５７】
この太陽電池においては、集光素子３の平面部５から入射した光は、シリンドリカル状集光曲面群４により、直線スリット状光透過孔群８に集光され、太陽電池素子用透明基板１８を透過し、光電変換層１９へと入射する。
【０１５８】
一方、光電変換層１９からの反射光は、光反射層７により反射され、光電変換層１９に再入射することにより、光電変換層１９と光反射層７との間で入射光９が多重反射する。これにより、高い発電効率が実現される。
【０１５９】
実施例３の太陽電池素子は、図１０に示すような構成であり、次のようにして作製した。
【０１６０】
まず、太陽電池素子用透明基板１８に、膜厚３０ｎｍのＳｎＯ２透明導電層２０を反応性スパッタリングにより形成した後、遮蔽マスクを透明導電層２０表面に装着した状態で、ＡｌＴｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより、膜厚１００ｎｍのＡｌ０．９５Ｔｉ０．０５合金からなる、幅０．１ｍｍ、間隔５ｍｍのくし型の集電電極２１を形成した。
【０１６１】
次に、ｐ型不純物ドープ半導体層であるｐ層２２、真性半導体であるｉ層２３、ｎ型不純物ドープ層であるｎ層２４がこの順に積層された光電変換層をプラズマＣＶＤ装置による気相成長法で形成した。各半導体層２２〜２３は、それぞれ、ＳｉＨ４ガス・Ｈ２ガス・ＣＨ４ガス・Ｂ２Ｈ６ガスの混合ガスを用いて気相成長した膜厚１５ｎｍのａ−ＳｉＣ：Ｈのｐ層２２、ＳｉＨ４ガス・Ｈ２ガスの混合ガスを用いて気相成長した膜厚１００ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈのｉ層２３、ＳｉＨ４ガス・Ｈ２ガス・ＰＨ３ガスの混合ガスを用いて気相成長した膜厚１５ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈのｎ層２４とした。
【０１６２】
上記光電変換層１９を形成した後、膜厚１００ｎｍのＡｌからなる光反射効果を有する電極金属層２５をスパッタリングにより形成し、紫外線硬化樹脂を電極金属層２５上に塗布し、電極金属層２５の保護膜２６とした。
【０１６３】
実施例３の集光素子３を有する太陽電池と、集光素子３を取り外した上記太陽電池素子（比較例３）の発電効率を実施例１と同様にして比較した。すなわち、実施例３における集光素子３のシリンドリカル状集光曲面群４と、太陽電池素子用透明基板１８上の光反射層７との間隔ｄを変えた場合において、光の入射角Ｑとともに発電効率がどのように変化するかを調べた。
【０１６４】
【表４】
2004128419.tif 000006
【０１６５】
表４は、実施例３と比較例３の太陽電池に対して、太陽光シミュレーターを用いて１００ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を、入射角度Ｑ１が０°、４０°、６０°となるように入射させ、比較例３の太陽電池素子の開放電圧Ｖと短絡電流Ｉとを、それぞれ、１００％として、実施例３の太陽電池の開放電圧Ｖと短絡電流Ｉとを示している。
【０１６６】
実施例３の集光素子３は、実施例１と同じものであり、実施例３の太陽電池においても実施例１と同様な結果が得られた。
【０１６７】
すなわち、実施例３の太陽電池においても、実施例１と同様に、シリンドリカル状集光曲面群４の焦点距離をＦ（３５ｍｍ）として、シリンドリカル状集光曲面群４の表面と光反射層７との間隔ｄを（３Ｆ／７）以上、（６Ｆ／７）以下とすることが望ましい。
【０１６８】
また、図１１に示すように、実施例１と同様に、集光素子３と、太陽電池素子用透明基板１８及び光電変換層１９を有する太陽電池素子との間に、光透過孔群８を有する光反射層７を設けた透明基板６を設けた場合においても、上記実施例３と同様に、高い発電効率を実現することが可能である。
【０１６９】
また、図９及び図１１に示す実施例３の太陽電池において、集光素子３と直線スリット状光透過孔群８とを相対的に横方向１７に移動可能に配置してもよい。これにより、太陽光の入射角度が季節変化するのに対して、発電効率を高く維持できる点は実施例２で説明したとおりである。
【０１７０】
また、実施例１と同様に、直線スリット状光透過孔群８を有する光反射層７よりも光電変換層側に配置される透明基板もしくは透明接着剤として、蛍光特性を有する透明基板もしくは透明接着剤を用いることにより、さらに高い発電効率を実現することが可能となる。
【０１７１】
［実施例４］
本発明の実施例４として、図１２に示す構成の太陽電池を作製した。
【０１７２】
実施例４の太陽電池は、実施例１の太陽電池の集光素子３の光入射面側、すなわち、平面部５上に、低屈折率反射防止膜２７（反射防止機能を有する透明材層）が形成された構成となっている。
【０１７３】
集光素子３としては、良好な集光特性を得るため、屈折率１．５程度以上の透明材料を用いることが望ましいが、この場合、光入射面においては、少なくとも４％程度以上の表面反射が発生することになる。太陽光の入射角度が大きくなると、この表面反射の割合は、さらに大きくなる。
【０１７４】
そこで、本実施例４においては、低屈折率反射防止膜２７のように、集光素子３より屈折率の小さい膜を集光素子３の光入射面に設けることにより、この表面反射を２％程度以下に抑えることが可能となり、表面反射による発電効率の低下を抑制することができる。
【０１７５】
具体的な作製方法を説明する。実施例４の太陽電池では、実施例１で作製した太陽電池に対して、さらに、集光素子３の平面部５上に、フルオロビニルエーテルを使用した紫外線硬化型の透明フッ素樹脂をコーティングし、紫外線を照射することにより、上記透明フッ素樹脂を硬化させた。これにより、屈折率１．３５の低屈折率反射防止膜２７を備えた太陽電池を作製した。実施例１の太陽電池においては、４％の表面反射が存在したが、実施例４の太陽電池においては、１．４％の表面反射に抑えることができた。
【０１７６】
次に、太陽光シミュレーターを用いて１００ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を、入射角度Ｑ１が０°となるように入射させ、実施例４と実施例１の開放電圧Ｖと短絡電流Ｉを比較した。その結果、実施例４の太陽電池の方が、開放電圧Ｖが１％程度大きくなり、短絡電流Ｉが３％程度大きくなることが確認された。
【０１７７】
ここでは、実施例１の太陽電池に対して、低屈折率反射防止膜２７を適用した実施例について記載しているが、実施例２及び実施例３に記載の太陽電池に対しても、同様な効果を得ることが可能である。
【０１７８】
なお、特許請求の範囲には記載していないが、本発明は、さらに太陽電池における以下の構成を、その技術的範囲に含む。
【０１７９】
例えば、本発明に係る太陽電池は、図１、図３、図１１、及び図１２に示すように、上記光透過孔群を有する上記光反射層が、上記集光素子と上記太陽電池素子との間に設けられた第１透明基板上に形成されていることを特徴としている。
【０１８０】
上記の構成により、上記集光素子と上記第１透明基板と上記太陽電池素子とを、それぞれ、独立して形成することが可能であり、製造プロセスにおいて発生する傷等の損傷が抑制され、高い発電効率を有する太陽電池を安定して製造することができる。
【０１８１】
なお、上記太陽電池素子の光電変換層は、図１、図３、図７、図８、及び図１２に示すように、太陽電池素子用透明基板上に設けることができる。
【０１８２】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の構成に加えて、上記第１透明基板と上記太陽電池素子とが、透明接着剤により固定されていることを特徴としている。
【０１８３】
上記の構成により、上記第１透明基板と上記太陽電池素子とが、あらかじめ、接着固定されていることにより、上記第１透明基板および上記太陽電池素子の機械的強度が高められ、製造プロセスにおいて、破損等による歩留まり低下を抑制することが可能であるとともに、太陽電池の薄型化を実現することができる。
【０１８４】
また、本発明に係る太陽電池は、図９に示すように、上記光電変換層が太陽電池素子用透明基板の一方の面に設けられており、上記太陽電池素子用透明基板の上記光電変換層に対向する面に、上記光透過孔群を有する上記光反射層が設けられていることを特徴としている。
【０１８５】
上記の構成により、上記太陽電池素子用透明基板上に、上記光電変換層と上記光反射層の両方を形成することが可能であり、必要最小限の基板枚数で、太陽電池を製造することが可能であり、太陽電池の低コスト化が実現するとともに、太陽電池の薄型化を実現することができる。
【０１８６】
また、本発明に係る太陽電池は、図１、図３、図７、図８、図１１及び図１２に示すように、上記集光素子と、上記太陽電池素子との間に第１透明基板が設けられており、該第１透明基板に、上記光透過孔群を有する上記光反射層が設けられており、上記光電変換層が太陽電池素子用透明基板上に設けられていることを特徴としている。
【０１８７】
上記の構成により、上記集光素子と上記第１透明基板と上記太陽電池素子とを、それぞれ、独立して形成することが可能であり、製造プロセスにおいて発生する傷等の損傷が抑制され、高い発電効率を有する太陽電池を安定して製造することができる。
【０１８８】
また、本発明に係る太陽電池は、上記の構成に加えて、図７及び図８に示すように、上記集光素子と光反射とが、相対的に移動可能に支持されていることを特徴としている。
【０１８９】
上記の構成によれば、上記集光素子と上記光反射層とを、相対的に移動させることによって、該集光素子により集光される光が、該光反射層に設けられた光透過孔を通過するときの通過光量を調節できるので、季節変化や時間変化に伴い太陽光等の光の入射角が変化した場合においても、集光素子により集光された光の位置を、光透過孔の位置に対して調節することが可能となる。
【０１９０】
従って、光の入射角が変化した場合においても、光を効率良く光透過孔を通過させることが可能となり、季節変化や時間変化に係り無く、太陽電池の発電効率を高くすることができる。
【０１９１】
本発明は上述した各実施形態および実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態および実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態および実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１９２】
【発明の効果】
本発明に係る太陽電池は、以上のように、外部光が入射する平坦な光入射面を備えると共に、光出射側に、外部光を集光するための集光構造を備えた集光素子と、光透過孔を有する光反射層とを備え、該光反射層は、上記集光構造により集光された光が上記光透過孔を通過した後、上記太陽電池素子に入射し、該太陽電池素子からの反射光が該光反射層により反射され、該太陽電池素子に再入射するように、該太陽電池素子と該集光素子との間に形成されていることを特徴としている。
【０１９３】
それゆえ、太陽電池素子と反射層との間では、反射光が多重反射されることにより、光電変換層に照射される光量が増大するため、太陽電池の発電効率（光の利用効率）を高くすることができる。
【０１９４】
また、集光素子の光入射面における屈折作用により、集光構造へ入射する光の入射角が小さくなり、集光光束が細く絞られるため、光透過孔に導くことが容易となる。この結果、光反射層と太陽電池素子との間に導入される光量を増加させることが可能となるので、発電効率を一層高めることができる。
【０１９５】
さらに、外部光が入射する光入射面は、平坦なので塵埃等が付着し易い凹凸を持っていない。このため、塵埃等の付着によって該集光素子の集光効率が、経時的に劣化することを最小限に抑えることができる。すなわち、耐環境性に優れ、高発電効率を長期間維持できる、信頼性の高い太陽電池を提供することができる。このように、本発明に係る太陽電池は、上記種々の効果を併せて奏する。
【０１９６】
また、本発明に係る太陽電池は、以上のように、上記の構成に加えて、上記光反射層と上記光電変換層との間に、該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明材層が設けられていることを特徴としている。
【０１９７】
それゆえ、光電変換に寄与する波長の光の光量が増大するので、太陽電池の発電効率を一層高くすることが可能となるというさらなる効果を奏する。
【０１９８】
また、本発明に係る太陽電池は、以上のように、上記の構成に加えて、上記光反射層と上記光電変換層との間の積層構造中に、該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明接着剤層が含まれていることを特徴としている。
【０１９９】
それゆえ、既に説明した該光電変換層の光電変換に寄与する波長の蛍光を発する透明基板の働きと同様に、太陽電池の発電効率を一層高めることができる。
【０２００】
また、光反射層と上記光電変換層との間に、透明接着剤層が介在する積層構造を形成することにより、太陽電池の構造的、機械的強度が高められ、また製造プロセスにおいて、破損等による歩留まり低下を抑制することもできるというさらなる効果を併せて奏する。
【０２０１】
また、本発明に係る太陽電池は、以上のように、上記の構成に加えて、上記集光素子の光入射面上に、上記集光素子を構成する材料の屈折率よりも小さな屈折率を有する透明材層が設けられていることを特徴としている。
【０２０２】
それゆえ、光入射面での反射を抑える分、該集光素子内部により多くの光を入射させることができる。その上、既に説明したように、集光素子自体が、集光構造に入射する光の入射角を小さくする働きを持っている上に、上記透明材層が光の入射角を小さくする働きも加わる。これにより、該光束を光透過孔に導くことが一層容易となり、光反射層と太陽電池素子との間に導入される光量をさらに増加させることができる。この結果、発電効率をさらに高めることができるというさらなる効果を奏する。
【０２０３】
また、本発明に係る太陽電池は、以上のように、上記の構成に加えて、上記集光構造が、シリンドリカル状集光曲面であり、上記光透過孔が直線スリット状光透過孔であり、該シリンドリカル状集光曲面の円筒軸の方向と、該直線スリット状光透過孔の延伸方向とが平行に配置されていることを特徴としている。
【０２０４】
それゆえ、線状に集光された光は直線スリット状光透過孔へと効率良く集光されるので、該直線スリット状光透過孔から入射した光が、光電変換層と光反射層との間で多重反射し、光電変換層に照射される光量が一層増大し、発電効率を一層高くすることができる。
【０２０５】
また、シリンドリカル状集光曲面は、集光構造を備えた集光素子を簡易に形成するのに有利なため、集光素子のコストを下げることにも役立つ。このメリットは、光反射層の形成についても同様に当てはまるので、太陽電池の製造コスト増大を回避できるというさらなる効果を併せて奏する。
【０２０６】
また、本発明に係る太陽電池は、以上のように、上記の構成に加えて、上記直線スリット状光透過孔を有する光反射層が、上記シリンドリカル状集光曲面の焦点距離よりも、シリンドリカル状集光曲面に近い位置に設けられていることを特徴としている。
【０２０７】
それゆえ、シリンドリカル状集光曲面の円筒軸に対して斜めに入射する光の集光位置に合わせて、光反射層をシリンドリカル状集光曲面側に近づけて配置するので、集光された後の広がった光束が直線スリット状光透過孔を照射する状態を減らすことができる。すなわち、斜めに入射する光の透過光量を増大させることができるので、発電効率を向上させることができるというさらなる効果を奏する。
【０２０８】
また、本発明に係る太陽電池は、以上のように、上記の構成に加えて、上記シリンドリカル状集光曲面の焦点距離をＦとすると、シリンドリカル状集光曲面の光出射側の表面と上記直線スリット状光透過孔が設けられた位置との間隔が、（３Ｆ／７）以上、（６Ｆ／７）以下であることを特徴としている。
【０２０９】
それゆえ、上記間隔を上記の範囲に設定することにより、入射角の変動によらず、入射光のほとんどが直線スリット状光透過孔を通過することができるので、高い発電効率を維持することができるというさらなる効果を奏する。
【０２１０】
また、本発明に係る太陽電池は、以上のように、上記の構成に加えて、上記シリンドリカル状集光曲面の幅をＷとすると、上記直線スリット状光透過孔の幅が、（Ｗ／５）以上、（３Ｗ／５）以下であることを特徴としている。
【０２１１】
それゆえ、直線スリット状光透過孔の幅を上記の範囲とすることにより、光の透過率の増大と反射率の増大という、光反射層が備えるべき相反する機能を最適化することができるというさらなる効果を奏する。
【０２１２】
また、本発明に係る太陽電池は、以上のように、上記の構成に加えて、上記シリンドリカル状集光曲面の円筒軸方向を含み、かつ、集光素子に垂直な平面が、東西方向を向くように設置されていることを特徴としている。
【０２１３】
それゆえ、入射光の光軸を含みかつ円筒軸を含む平面と、集光素子が設けられた平面とが成す角度を常に一定とすることができるので、１日の太陽光の入射角度変化に対応して、該シリンドリカル状集光曲面と該直線スリット状光透過孔とを相対的に移動させる必要がなく、太陽光を効率良く直線スリット状光透過孔へと集光することができるというさらなる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池の構成例を示す断面斜視図である。
【図２】本発明の太陽電池に用いる太陽電池素子の構成例を示す模式的な断面図である。
【図３】図１の太陽電池に対する入射光の進路を説明するための説明図である。
【図４】本発明の太陽電池の設置方法を説明する図面である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の太陽電池の集光状態を計算した結果を示す説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の太陽電池において、集光曲面と光反射層との距離を近づけたときの集光状態を計算した結果である。
【図７】本発明の太陽電池の他の構成例を示す断面斜視図である。
【図８】本発明の太陽電池のさらに他の構成例を示す断面斜視図である。
【図９】本発明の太陽電池のさらに他の構成例を示す断面斜視図である。
【図１０】本発明の太陽電池に用いる太陽電池素子の他の構成例を示す模式的な断面図である。
【図１１】本発明の太陽電池のさらに他の構成例を示す断面斜視図である。
【図１２】本発明の太陽電池のさらに他の構成例を示す断面斜視図である。
【図１３】本発明に関連の有る太陽電池の構成例を示す断面斜視図である。
【図１４】従来の太陽電池素子の構成例を示す模式的な断面図である。
【図１５】従来の太陽電池素子の他の構成例を示す模式的な断面図である。
【図１６】従来の太陽電池素子のさらに他の構成例を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１　基板
２　光電変換層
３　集光素子
４　シリンドリカル状集光曲面群（集光構造）
５　平面部（光入射面）
６　透明基板（透明材層）
７　光反射層
８　直線スリット状光透過孔群（光透過孔）
９　入射光（外部光）
１６　縦方向
１７　横方向
１８　太陽電池素子用透明基板
１９　光電変換層
２７　低屈折率反射防止膜（反射防止機能を有する透明材層）
Ｆ　焦点距離
Ｑ、Ｑ１、Ｑ２　入射角度
ｄ　間隔
【図１】
2004128419.tif 000007
【図２】
2004128419.tif 000008
【図３】
2004128419.tif 000009
【図４】
2004128419.tif 000010
【図５】
2004128419.tif 000011
【図６】
2004128419.tif 000012
【図７】
2004128419.tif 000013
【図８】
2004128419.tif 000014
【図９】
2004128419.tif 000015
【図１０】
2004128419.tif 000016
【図１１】
2004128419.tif 000017
【図１２】
2004128419.tif 000018
【図１３】
2004128419.tif 000019
【図１４】
2004128419.tif 000020
【図１５】
2004128419.tif 000021
【図１６】
2004128419.tif 000022