(57)【要約】【課題】受光体と光導体の位置合わせ精度を緩和しつつ光源から受光体への光の伝達において損失を最小限にし得る光接合構造を提供する。【解決手段】光導体６０１と受光体６０３を接合する接合部材６０２からなる光接合構造において、光導体６０１の下端面外周上の点ａから接合部材６０２への光の入射角をβとした場合に、下端面外周上の点ａから見てこの下端面に対して９０°−β以上の角で見とられる接続部材の側表面における法線６０４と、光の進行方向６０５との成す角γが９０°以上１８０°以下であることを特徴とする。【選択図】　　　図１８
2004023012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端面で光を受け、下端面から光を照射する光導体と、該光導体から照射された光を受ける受光体と、該光導体と該受光体を接合する接合部材からなる光接合構造において、
前記光導体の下端面外周上の点ａから前記接合部材への光の入射角をβとした場合に、該下端面外周上の点ａから見て該下端面に対して９０°−β以上の角で見とられる前記接続部材の側表面における法線と、光の進行方向との成す角γが９０°以上１８０°以下であることを特徴とする光接合構造。
【請求項２】
前記光導体の屈折率をｎｌとし、前記光導体の下端面外周上の点ａへの光の入射角をαとした場合に、ｓｉｎ（９０−α）＝１／ｎｌを満たすことを特徴とする請求項１に記載の光接合構造。
【請求項３】
上端面で光を受け、下端面から光を照射する光導体と、該光導体から照射された光を受ける受光体と、該光導体と該受光体を接合する接合部材からなる光接合構造において、
前記接合部材が、前記受光体と同形状で且つ前記光導体よりも大きいことを特徴とする光接合構造。
【請求項４】
上端面で光を受け、下端面から光を照射する光導体と、該光導体から照射された光を受ける受光体と、該光導体と該受光体を接合する接合部材からなる光接合構造において、
前記接合部材の側表面が、前記光導体の下端面外周と前記受光体の受光面外周を最短距離で結ぶ直線で構成されていることを特徴とする光接合構造。
【請求項５】
前記接合部材が弾性を有するシート部材からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光接合構造。
【請求項６】
前記受光体が太陽電池素子からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光接合構造。
【請求項７】
前記光導体の受光する光が太陽光線を集光した光であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導体と受光体の接合構造に関する。特に、受光体に太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールの光導体と受光体の接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、様々なところで光を利用した装置が使用されている。例えば、光源からの光により受光体から電気信号を得て装置を制御するものや、受光体により電力を得る装置、すなわち太陽電池モジュール等が挙げられる。これらの装置は、光源からの光を光導体等により受光体に導く構造である場合が多い。
【０００３】
これらの光導体と受光体の光接合構造の一例を図４乃至図６に模式的に示す。図４は光接合構造の斜視図であり、図５は図４の上面から見た図であり、図６は図５のＡ−Ａ’における断面図である。この光接合構造は、光導体２０１と受光体２０３を透明な接着剤２０２により直接接合し、光導体と接着剤中を光２０４（図６中に矢印で表記している。）が透過し、受光体に光が到達する構造であり、光は光導体２０１の上面側から入射し受光体２０３へと導かれる。
【０００４】
光導体と受光体の光接合構造の別の例を図７乃至図９に模式的に示す。図７は光接合構造の斜視図であり、図８は図７の上面から見た図であり、図９は図８のＡ−Ａ’における断面図である。この光接合構造は、光導体３０１と受光体３０２それぞれを固定部材３０３によって機械的に固定し、光導体と空気中を光３０４（図９中に矢印で表記している。）が透過し、受光体に到達する構造である。
【０００５】
通常、光導体の光出射面と受光体の受光面は、寸法形状を同一として光エネルギーの伝達の損失を抑えることが好ましい。しかし、実際は、光導体と受光体の加工精度、光導体と受光体の位置あわせ精度等の問題が有る。寸法形状を同一にした場合には、位置あわせ精度から光導体と受光体にずれを生じてしまう。その為、光エネルギーの伝達に損失を生じる。
【０００６】
そこで、そのような光エネルギーの損失を抑えるために、あらかじめ、光導体もしくは受光体の寸法形状のいずれかを、光導体と受光体の加工精度、光導体と受光体の位置あわせ精度を見込んだ寸法形状とすることが行われる。図４、図７に示した光接合構造は、これらの位置あわせ精度を見込み受光体の寸法形状をあらかじめ光導体の光出射面より大きくしたものである。
【０００７】
しかし、受光体が光起電力素子である場合、具体的には集光型太陽電池素子である場合には、これだけでは問題解決にならない。
【０００８】
例えば、図１０乃至図１２に示す光接合構造では、以下のような問題がある。尚、図１０は光接合構造の斜視図であり、図１１は図１０の上面から見た図であり、図１２は図１１のＡ−Ａ’における断面図である。
【０００９】
光導体４０１の光出射面が光起電力素子４０２の受光面よりも小さい場合には、光起電力素子に光の入射が非常に弱い部分が生じ、その部分はほとんど発電に寄与せず、光起電力素子に無駄な部分を生じることとなる。そしてこの場合には、光起電力素子の一部に電流の集中等が生じ、光起電力素子の内部構造に破壊を生じる場合がある。
【００１０】
これを防止するために光導体４０１の出射面と受光体４０２の間を接合部材４０３で充填させることが考えられる。充填材（接合部材４０３）を受光体の間に設けることで光導体の端面から出射された光をこの部分に閉じ込めることができる。
【００１１】
しかし、接合部材の側面の形状によっては、光エネルギーに大幅な伝達損失を生じることがわかった。そのような例を図１３乃至図１５を用いて説明する。尚、図１３は光接合構造の斜視図であり、図１４は図１３の上面から見た図であり、図１５は図１４のＡ−Ａ’における断面図である。
【００１２】
光導体５０１と受光体５０３の接合を液状の接着剤５０２により行なうと、光導体と受光体の接合部分の構造が、図１５に示すような形状になる場合がある。これは、光導体５０１と受光体５０３の間隔に対して、接合部材である接着剤５０２が過剰であるために、光導体の下部周辺に接着剤がはみ出してしまうためである。このような形状の場合には光導体５０１からの光５０４（図１５中に矢印で表記している。）は接合部材５０２から外部へ漏れていき受光体５０３へ達することができない。
【００１３】
逆に図６のように接着剤が不足すると光導体と受光体の間を充填できなくなるため、光起電力素子の受光面全体には光２０４は入射されない。その結果、図１２と同様に光起電力素子に光の入射が非常に弱い部分が生じる。更に接合部材の側部が盛り上がるためにこの側部から光２０４は漏れていく。そのために受光体２０３にうまく光が伝達できない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、光源からの光を、光導体を用いて受光体に導く場合には、光導体と受光体の接合部分で光エネルギーの伝達に損失を生じてしまっていた。
【００１５】
本発明の主たる目的は、上記事情に鑑み、受光体と光導体の位置合わせ精度を緩和しつつ光源から受光体への光の伝達において損失を最小限にし得る光接合構造を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の構成は、以下の通りである。
【００１７】
即ち、本発明は、上端面で光を受け、下端面から光を照射する光導体と、該光導体から照射された光を受ける受光体と、該光導体と該受光体を接合する接合部材からなる光接合構造において、前記光導体の下端面外周上の点ａから前記接合部材への光の入射角をβとした場合に、該下端面外周上の点ａから見て該下端面に対して９０°−β以上の角で見とられる前記接続部材の側表面における法線と、光の進行方向との成す角γが９０°以上１８０°以下であることを特徴とする。
【００１８】
この場合、前記光導体の屈折率をｎｌとし、前記光導体の下端面外周上の点ａへの光の入射角をαとした場合に、ｓｉｎ（９０−α）＝１／ｎｌを満たすことが好ましい。これにより、光導体と受光体を接合する接合部材からの光の外部への漏れを最小限にすることができる。
【００１９】
また本発明は、上端面で光を受け、下端面から光を照射する光導体と、該光導体から照射された光を受ける受光体と、該光導体と該受光体を接合する接合部材からなる光接合構造において、前記接合部材が、前記受光体と同形状で且つ前記光導体よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
さらに本発明は、上端面で光を受け、下端面から光を照射する光導体と、該光導体から照射された光を受ける受光体と、該光導体と該受光体を接合する接合部材からなる光接合構造において、前記接合部材の側表面が、前記光導体の下端面外周と前記受光体の受光面外周を最短距離で結ぶ直線で構成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明のこれらの光接合構造においては、
「前記接合部材が弾性を有するシート部材からなること」、
「前記受光体が太陽電池素子からなること」、
「前記光導体の受光する光が太陽光線を集光した光であること」、
が好ましい。
【００２２】
本発明によれば、光源から受光体への光の伝達において損失を小さく抑えることができる。特に光起電力素子が受光体である太陽電池モジュールにおいて光の損失を小さく抑え、変換効率を高めることができる。
【００２３】
また、前記接合部材が弾性を有するシート部材からなることにより、光導体と受光体の接合時に、光導体および受光体に何の損傷も与えず、且つ、接合部に気泡残り等を生じずに、本発明の接合部材の形状を容易に実現することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の光接合構造の一例を図１乃至図３に模式的に示す。図１は光接合構造の斜視図であり、図２は図１の上面から見た図であり、図３は図２のＡ−Ａ’における断面図である。これらの図において、１０１は光導体、１０２は接合部材、１０３は受光体である。
【００２５】
以下に本発明に係る各構成要素を詳述する。
【００２６】
（光導体）
本発明における光導体１０１は、光を受光体へと導くものである。光導体が受光し、受光体へ導く光は、光源からの直接の光や、何らかの光学部材を透過、屈折、反射等した光である。光源としては、例えば、レーザー、照明、太陽等が挙げられる。また、何らかの光学部材を透過、屈折、反射等した光としては、前述の光源からの光をレンズ等によって集光した光や、反射鏡を用いて反射した光等が挙げられる。これらの光は、光導体の入射面の直前や、光導体内で一度焦点を結び、その後、光導体中を透過、屈折、反射等して受光体へ照射される。
【００２７】
本発明において、光導体には公知のものが使用可能である。具体的には、ライトパイプ等が挙げられる。これら光導体は、入射した光をできる限り損失無く出射できることが好ましい。すなわち、光導体中において、光の伝達が透過を主体とする場合には、光導体の透過率が高いことが求められる。透過率が高い必要のある波長は、受光体の種類によって異なるが、例えば受光体が太陽電池素子である場合には、３００ｎｍ〜１２００ｎｍで透過率が高いことが好ましい。その透過率は、９５％以上であることが好ましく、より好ましくは９８％以上である。
【００２８】
また、光が光導体と外部との界面、または光導体中の界面での反射を繰り返しながら伝達する場合には、界面の全反射率が高いことが好ましい。界面の全反射率を高めるためには、界面ができる限り平滑で鏡面であることが必要である。また、界面にごみ等が付着していないことも重要である。本発明で求められる全反射率は、９９％以上が好ましく、より好ましくは９９．９％以上である。
【００２９】
反射を利用する光導体としては、屈折率の異なる層を外側に設けたもの等が挙げられるが、本発明においては、光導体の外部の空気との屈折率差を利用した光導体が好ましい。これは光導体と外部の空気の屈折率の差が非常に大きいためであり、これにより光導体内に入射した光を全反射する角度が広がる。そのため、そもそも光導体の入射面に入射する光の入射角が広がり、より多くの光を利用できるようになるためである。
【００３０】
本発明において光導体に好適に用いられる材料としては、いわゆる光学的用途に使用可能な材料が挙げられる。例えば、ガラス、樹脂材料が挙げられる。具体的な樹脂材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ノルボルネン系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００３１】
また、透過する光に赤外線の成分が含まれる場合には、光導体に使用する材料は、耐熱性が高いことが好ましい。更に、光の強度が大きい場合には、耐光性の高いことが好ましい。例えば、太陽光線を数百倍に集光した光を受光体に導くような用途においては、優れた耐光性が要求される。前述した樹脂材料を用いる場合には、紫外線吸収剤、光安定加剤、酸化防止剤等を混合することにより耐光性を向上させることが可能である。
【００３２】
また、光の入射、出射の効率を高めるために、光導体の受光面および出射面には反射防止処理を施してもよい。特に光導体の屈折率が大きい場合には、これらの処理が重要である。反射防止の方法としては、公知の方法で設けることが可能である。例えば、通常の蒸着法、すなわち真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等が挙げられる。また、低屈折率な樹脂膜を設けてもよい。例えば、フッ素樹脂によるコーティングを行なう。また、光導体の入射表面を球状に加工することも可能である。
【００３３】
（接合部材）
本発明における接合部材１０２は、光導体と受光体を接合するものである。本発明の接合部材は、以下に示す３つのいずれかの特徴的な形態を有する。
▲１▼光導体の下端面外周上の点ａから接合部材への光の最大入射角をβとした場合に、該下端面外周上の点ａから見て該下端面に対して９０°−β以上の角で見とられる前記接続部材の側表面における法線と、光の進行方向との成す角γが９０°以上１８０°以下である。
▲２▼受光体と同形状で且つ光導体よりも大きい。
▲３▼側表面が、光導体の下端面外周と受光体の受光面外周を最短距離で結ぶ直線で構成されている。
【００３４】
接合部材の形状を上記▲１▼〜▲３▼のいずれかの形状にすることにより、接合部材に入射した光が接合部材の側表面に達した場合でも、反射により受光体方向へ導かれる。
【００３５】
上記▲１▼の形態における光の経路を図１６乃至図１８を用いて説明する。図１６は光接合構造の斜視図であり、図１７は図１６の上面から見た図であり、図１８は図１７のＡ−Ａ’における断面図である。
【００３６】
光導体６０１に入射した光は、透過もしくは光導体側面で反射し、受光体６０３へと導かれる。その中で、光導体６０１の下端面外周上の点ａへ到達した光は、接合部材６０２へ入射し、接合部材６０２の側表面で反射し、受光体６０３へと導かれる。尚、接合部材６０２の側表面における光の反射は、接合部材と空気の屈折率の差を利用している。
【００３７】
ここで、光導体６０１の屈折率をｎｌ、接合部材６０２の屈折率をｎｓ、光導体６０１の下端面外周上の点ａへの光の入射角をα、点ａから接合部材６０２への光の入射角をβとすれば、βとαにはｎｌｓｉｎα＝ｎｓｓｉｎβの関係がある。
【００３８】
上記▲１▼の形態は、光導体６０１の下端面外周上の点ａから見て該下端面に対して９０°−β以上の角で見とられる接続部材の側表面、即ち図１８に示す点ｂと点ｃの間の側表面における法線６０４と、光の進行方向６０５（光の進行方向とは、光導体と受光体との接続方向であり、通常、受光体の受光面に対して垂直な方向を指す。）との成す角γが９０°以上１８０°以下であることを特徴としている。このような形態とすることにより、接合部材６０２に入射した光が接合部材の側表面に達した場合でも反射により受光体６０３方向へ確実に導かれる。一方、γが９０°よりも小さい場合には、接合部材の側表面に達した光が外部へと透過してしまい、光のエネルギーの損失を生じてしまう。
【００３９】
本発明において、接合部材は、光導体と同様に光の損失が低いことが好ましい。また、光導体との接触面での反射を防ぐために、接合部材の屈折率が、光導体の屈折率に近いことが好ましい。接合部材の屈折率ｎｓは、光導体の屈折率ｎｌに対し、ｎｌ−０．１≦ｎｓ≦ｎｌ＋０．１であることが好ましく、より好ましくはｎｌ−０．０５≦ｎｓ≦ｎｌ＋０．０５である。ｎｌが１．５、ｎｓが１．４５の場合にはおよそ０．３％の反射を生じるが、これは、他の部分での損失に比べ著しく小さいものである。
【００４０】
更に、本発明に用いられる接合部材は、光導体と同様に、透過率が高く、耐熱性に優れ、高い耐光性を有することが好ましい。光導体と同様に紫外線吸収剤、光安定加剤、酸化防止剤等を混合することが可能である。具体的な材料としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００４１】
これらは、接着剤や粘着材のように光導体と受光体の接合時に塗布し硬化し、その後本発明の形状に成型したものや、あらかじめ本発明の形状に成型した弾性を有するシート部材等を用いることが可能である。特に本発明においては弾性を有するシート部材がより好ましく用いられる。
【００４２】
以下に接合部材に接着剤もしくは粘着材を使用する場合、及び、弾性を有するシート部材を使用する場合についてそれぞれ述べる。
【００４３】
接合部材として接着剤もしくは粘着剤を用い、光導体と受光体との接着、固定を行なう場合は、接着剤の硬化後に接着剤の形状をカッター等で成型する。粘着剤の場合、粘着後、粘着剤の形状をカッター等で成型すればよい。
【００４４】
光導体および受光体との接着力や、粘着力が不十分である場合には、シランカップリング剤等の接着助剤を用いることや、光導体、受光体に易接着処理を施すことが好ましい。これらが接着剤である場合には、硬化に伴ってガス等の副生成物を発生しないことが好ましい。ガス等が発生する場合には、接合部材中に気泡残りを生じ、光の透過を妨げてしまう。また、硬化に際し、空気中の水分等を使用するものは、接着面積が大きい場合には、接着面の中心部まで水分等が十分に行き渡らず、硬化不良を生じる場合があるので注意を要する。
【００４５】
弾性を有するシート部材は、本発明の接合部材の形状を実施するにあたり非常に有効である。弾性を有するシート部材は、予め所望の形状に成型しておくことで本発明の形状を容易に実現することが可能である。弾性を有するシート部材に粘着性や、接着性が無く、光導体と受光体を固定、保持できないものを使用する場合には、光導体と受光体を他の手段により機械的に固定しても良い。光導体と受光体を機械的に固定する場合に保持する部分は、光導体中を透過、反射する光の妨げにならないように注意を要する。
【００４６】
本発明の弾性を有するシート部材の弾性とは、光導体、受光体に取り付けるときに、光導体および、受光体に傷、割れ、欠けを生じない程度のものである。また、弾性によって光導体、受光体の表面の凹凸に追従する程度のものである。接合部材が、光導体、受光体の表面に追従することで、光導体、受光体と弾性を有する部材の間に空気の層ができることを防ぐことができ、透過する光エネルギーの損失を抑えることが可能となる。更に、光導体、受光体の熱による膨張や収縮を吸収することができ、光導体と受光体を機械的に固定している場合でも、これらの熱膨張や収縮を吸収することが可能である。
【００４７】
これら弾性を有するシート部材の具体的な弾性を示す数値としては、ＡＳＴＭＤ　２２４０のデュロメータによる硬さが挙げられる。本発明で好適に用いられる弾性を有するシート材の硬さは、タイプ００　２０以上、タイプＡ　７０以下である。
【００４８】
また、前記▲２▼の形態において、接合部材が受光体と同形状ということは、接合部材と受光体の接する面の形状が同様であり、寸法がそれぞれの製造上の誤差を含む程度異なることを意味する。厚さについては、考慮する必要は無い。例えば、受光体の受光面が１２ｍｍ角の正方形である場合に接合部材の受光体に接する面が１２±３ｍｍ角程度の正方形であることを言う。
【００４９】
また、前記▲３▼の形態は、例えば図２７に示すように、光導体９０４の下端面の外周と太陽電池素子（受光体）９０１の受光面の最外周を最短距離で結ぶ線に沿って接合部材９０５が成型されている形態である。
【００５０】
（受光体）
本発明で用いられる受光体は、光を受けることにより電気的信号や、電力を出力するものである。具体的には、太陽電池素子等が挙げられる。
【００５１】
本発明に好適に用いられる太陽電池素子としては、結晶シリコン系、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ）等の化合物半導体系、等が挙げられる。太陽電池素子の出力を取り出す電極は、電極の影による入射光のロスを無くすために太陽電池素子の裏面に形成されていることが好ましい。また、入射光を有効に利用するために、光起電力素子の表面にテクスチャー構造を形成することが好ましい。
【００５２】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
〔実施例１〕
本実施例においては、評価用の集光型太陽電池モジュールとして図１９乃至図２１に示すようなレシーバーを作成した。図１９はレシーバーの斜視図であり、図２０は図１９の上方から見た図であり、図２１は図２０のＡ−Ａ’における断面図である。これらの図において、７０１は太陽電池素子、７０２は基板、７０３は冷却部材、７０４は光導体、７０５は接合部材、７０６は光導体固定治具である。
【００５４】
先ず、本実施例のレシーバーの構成部材として用いた、太陽電池素子７０１、基板７０２、冷却部材７０３、光導体７０４、接合部材７０５、光導体固定治具７０６を説明する。
【００５５】
（光起電力素子）
太陽電池素子７０１として、単結晶シリコンの光起電力素子（１２×１２×０．１ｍｍ）を用意した。
【００５６】
（基板）
基板７０２として、銅／窒化アルミニウム／銅の三層積層構造の基板を用意した。各層の厚みは、０．３／０．６３５／０．２５ｍｍである。
【００５７】
（冷却部材）
冷却部材７０３としてアルミニウム製ヒートシンクを用意した。
【００５８】
（光導体）
光導体７０４として、ほう珪酸ガラス（１１×１１×５０ｍｍ）のロッドを用意した。この光導体７０４の屈折率をｎｌは１．４５８である。
【００５９】
（接合部材）
接合部材７０５として１２×１２×０．１ｍｍの直方体のシリコーン樹脂製シート部材を用意した。各面は平滑処理されており、１２×０．１ｍｍの面は１２×１２の面に対して垂直である。この接合部材７０５の屈折率をｎｓは１．４０３である。
【００６０】
（光導体固定治具）
光導体固定治具７０６として図に示した構造のものを用意した。
【００６１】
以上の部材を以下の方法で組み立てた。
【００６２】
まず、基板７０２上の所定の位置に半田ペーストを印刷し、光起電力素子７０１を所定の位置に載置した。これらをリフロー炉で加熱、その後冷却し、基板７０２と光起電力素子７０１を一体化した。
【００６３】
次に、冷却部材７０３の所定の位置に熱伝導性接着剤（エポキシ系）を塗布し、基板７０２と光起電力素子７０１を一体化したものと貼り合わせ、熱風乾燥炉で６０℃、１時間加熱硬化した。
【００６４】
以上の作業を終了後、シミュレーターを用いて、２５℃における電気的特性を測定した。測定時の光量は、太陽光線の２５０倍相当とした。
【００６５】
最後に、光起電力素子７０１上に接合部材７０５を載置し、その上に光導体７０４を載せ、光導体固定治具７０６により光導体を固定した。
【００６６】
続いて、得られたレシーバーを図２２に示すフレネルレンズを用いた集光系にセットし、太陽電池モジュールを組み立てた。この時、フレネルレンズ８０１により入射した直達光はすべて、光導体７０４内で一度焦点を結び、光導体７０４内と接合部材４０５を通り光起電力素子７０１に入射した。尚フレネルレンズによる集光倍率は２５０倍とした。図８において、８０２は筐体、８０３は光導体を取り付けたレシーバーである。
【００６７】
上記の集光系及びレシーバーを追尾装置に取り付け、集光型太陽電池モジュールを組み立てた。そして、得られた集光型太陽電池モジュールを以下の手法で評価した。
【００６８】
（屋外曝露での変換効率の測定）
上記太陽電池モジュールを屋外に設置し、そこで光起電力素子の温度、太陽電池モジュールの変換効率を測定した。
【００６９】
以上の測定結果を予め２５℃の一定温度で光起電力素子単体を測定できるシミュレーターを用いて測定した結果と比較した。尚、測定値は、２５℃での値に温度補正を行なった。結果は、予め測定したシミュレーターの測定値に対する相対値（％）として表１に示す。
【００７０】
本実施例で作成した集光型太陽電池モジュールにおける光導体と受光体の光接合構造を図２３に模式的に示す。本実施例においては、光導体７０４の下端面外周上の点ａへの光の入射角αは４５°に調整されている。また、点ａから接合部材７０５への光の入射角βは４７．３°であり、点ａから見て光導体７０４の下端面に対して９０°−β以上の角で見とられる接続部材７０５の側表面における法線７０７と、光の進行方向７０８との成す角γは９０°である。
【００７１】
〔実施例２〕
本実施例においては、評価用の集光型太陽電池モジュールとして、光導体の取り付け方法を変更した以外は実施例１と同様にして図２４乃至図２６に示すようなレシーバーを作成した。図２４はレシーバーの斜視図であり、図２５は図２４の上方から見た図であり、図２６は図２５のＡ−Ａ’における断面図である。これらの図において、９０１は太陽電池素子、９０２は基板、９０３は冷却部材、９０４は光導体、９０５は接合部材、９０６は光導体固定治具である。
【００７２】
先ず、本実施例のレシーバーの構成部材として用いた、太陽電池素子９０１、基板９０２、冷却部材９０３、光導体９０４、接合部材９０５、光導体固定治具９０６を説明する。
【００７３】
（太陽電池素子）
実施例１と同様なものを用意した。
【００７４】
（基板）
実施例１と同様なものを用意した。
【００７５】
（冷却部材）
実施例１と同様なものを用意した。
【００７６】
（光導体）
実施例１と同様なものを用意した。
【００７７】
（接合部材）
接合部材９０５として２液付加硬化型液状シリコーン樹脂を用意した。以上を、攪拌脱泡機を用いて５分間、混合し、脱泡した。この接合部材９０５の屈折率をｎｓは１．４０３である。
【００７８】
（光導体固定治具）
実施例１と同様なものを用意した。
【００７９】
以上の部材を以下の方法で組み立てた。
【００８０】
まず、基板９０２上の所定の位置に半田ペーストを印刷し、光起電力素子９０１を所定の位置に載置した。これらをリフロー炉で加熱、その後冷却し、基板９０２と光起電力素子９０１を一体化した。
【００８１】
次に、冷却部材９０３の所定の位置に熱伝導性接着剤（エポキシ系）を塗布し、基板９０２と光起電力素子９０１を一体化したものと貼り合わせ、熱風乾燥炉で６０℃、１時間加熱硬化した。
【００８２】
以上の作業を終了後、シミュレーターを用いて、２５℃における電気的特性を測定した。測定時の光量は、太陽光線の２５０倍相当とした。
【００８３】
最後に、太陽電池素子９０１上に接合部材９０５を滴下し、その上に光導体９０４を載せ、光導体固定治具９０６により光導体を固定した。その後、真空デシケーター内で接合部材９０５の脱泡を行なった。更に、熱風乾燥炉に入れ、８０℃３０分間加熱を行ない接続部材９０５を硬化した。その後、はみ出した接合部材９０５の側面を、カッターナイフを用いて光導体９０４の下端面の外周と太陽電池素子９０１の受光面の最外周を最短距離で結ぶ線に沿って切断して成型した。
【００８４】
得られたレシーバーを実施例１と同様な集光系にセットし、実施例１と同じ追尾装置に設置して集光型太陽電池モジュールを組み立てた。そして、得られた集光型太陽電池モジュールを実施例１と同様の手法で評価した。その評価結果を表１に示す。
【００８５】
本実施例で作成した集光型太陽電池モジュールにおける光導体と受光体の光接合構造を図２７に模式的に示す。本実施例においては、光導体９０４の下端面外周上の点ａへの光の入射角αは４５°に調整されている。また、点ａから接合部材９０５への光の入射角βは４７．３°であり、点ａから見て光導体９０４の下端面に対して９０°−β以上の角で見とられる接続部材９０５の側表面における法線９０７と、光の進行方向９０８との成す角γは１７４．３°である。
【００８６】
〔比較例１〕
接合部材を用いない以外は実施例１と同様に集光型太陽電池モジュールを組み立てた。そして、得られた集光型太陽電池モジュールを実施例１と同様の手法で評価した。その評価結果を表１に示す。
【００８７】
〔比較例２〕
本比較例は、評価用の集光型太陽電池モジュールとして、カッターナイフによる接合部材の成型工程を省いたこと以外は実施例２と同様にして図２８乃至図３０に示すようなレシーバーを作成した。図２８はレシーバーの斜視図であり、図２９は図２８の上方から見た図であり、図３０は図２９のＡ−Ａ’における断面図である。これらの図において、１００１は太陽電池素子、１００２は基板、１００３は冷却部材、１００４は光導体、１００５は接合部材、１００６は光導体固定治具であり、いずれも実施例２で用いたものと同様のものを用意した。
【００８８】
以上の部材を以下の方法で組み立てた。
【００８９】
まず、基板１００２上の所定の位置に半田ペーストを印刷し、光起電力素子１００１を所定の位置に載置した。これらをリフロー炉で加熱、その後冷却し、基板１００２と光起電力素子１００１を一体化した。
【００９０】
次に、冷却部材１００３の所定の位置に熱伝導性接着剤（エポキシ系）を塗布し、基板１００２と光起電力素子１００１を一体化したものと貼り合わせ、熱風乾燥炉で６０℃、１時間加熱硬化した。
【００９１】
以上の作業を終了後、シミュレーターを用いて、２５℃における電気的特性を測定した。測定時の光量は、太陽光線の２５０倍相当とした。
【００９２】
最後に、太陽電池素子１００１上に接合部材１００５を滴下し、その上に光導体１００４を載せ、光導体固定治具１００６により光導体を固定した。その後、真空デシケーター内で接合部材１００５の脱泡を行なった。更に、熱風乾燥炉に入れ、８０℃３０分間加熱を行ない接続部材１００５を硬化した。
【００９３】
得られたレシーバーを実施例１と同様な集光系にセットし、実施例１と同じ追尾装置に設置設置して集光型太陽電池モジュールを組み立てた。そして、得られた集光型太陽電池モジュールを実施例１と同様の手法で評価した。その評価結果を表１に示す。
【００９４】
本比較例においても光導体の下端面外周上の点への光の入射角αは４５°に調整されており、点ａから接合部材への光の入射角βは４７．３°である。また、点ａから見て光導体の下端面に対して９０°−β以上の角で見とられる接続部材の側表面における法線と、光の進行方向との成す角γについては、９０°未満の領域が広く存在した。
【００９５】
【表１】
2004023012.tif 000003
【００９６】
表１に示すように、本発明による光接合構造を有するレシーバーを用いた実施例１、２の集光型太陽電池モジュールは、比較例１、２の集光型太陽電池モジュールに比べて変換効率が５〜１０％程度アップしており、本発明による光接合構造によれば光エネルギーの損失を小さく抑えることができることが証明された。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光導体と受光体の光接合構造によれば、光源から受光体への光の伝達において損失を小さく抑えることができ、特に光起電力素子が受光体である太陽電池モジュールにおいて光の損失を小さく抑え、変換効率を高めることができる。
【００９８】
また、特に、接合部材として弾性を有するシート部材を用いた場合には、光導体と受光体の接合時に、光導体および受光体に何の損傷も与えず、且つ、接合部に気泡残り等を生じずに、本発明の接合部材の形状を容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光接合構造の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の光接合構造の上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’における断面図である。
【図４】従来の光接合構造の例を模式的に示す斜視図である。
【図５】図４の光接合構造の上面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ’における断面図である。
【図７】従来の光接合構造の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図８】図７の光接合構造の上面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ’における断面図である。
【図１０】従来の光接合構造の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１１】図１０の光接合構造の上面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ’における断面図である。
【図１３】従来の光接合構造の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図１４】図１１の光接合構造の上面図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ’における断面図である。
【図１６】本発明の光接合構造の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１７】図１６の光接合構造の上面図である。
【図１８】図１７のＡ−Ａ’における断面図である。
【図１９】本発明の光接合構造を用いた実施例１のレシーバーを模式的に示す斜視図である。
【図２０】図１９のレシーバーの上面図である。
【図２１】図２０のＡ−Ａ’における断面図である。
【図２２】実施例１の集光型太陽電池モジュールの模式図である。
【図２３】実施例１の光接合構造における光の伝達を説明するための断面模式図である。
【図２４】本発明の光接合構造を用いた実施例２のレシーバーを模式的に示す斜視図である。
【図２５】図２４のレシーバーの上面図である。
【図２６】図２５のＡ−Ａ’における断面図である。
【図２７】実施例２の光接合構造における光の伝達を説明するための断面模式図である。
【図２８】比較例２のレシーバーを模式的に示す斜視図である。
【図２９】図２８のレシーバーの上面図である。
【図３０】図２９のＡ−Ａ’における断面図である。
【符号の説明】
１０１　光導体
１０２　接合部材
１０３　受光体
２０１　光導体
２０２　透明な接着剤
２０３　受光体
２０４　光
３０１　光導体
３０２　受光体
３０３　固定部材
３０４　光
４０１　光導体
４０２　光起電力素子
４０３　接合部材（充填材）
５０１　光導体
５０２　接合部材
５０３　受光体
５０４　光
６０１　光導体
６０２　接合部材
６０３　受光体
６０４　接続部材の側表面における法線
６０５　光の進行方向
７０１　太陽電池素子
７０２　基板
７０３　冷却部材
７０４　光導体
７０５　接合部材
７０６　光導体固定治具
７０７　接続部材の側表面における法線
７０８　光の進行方向
８０１　フレネルレンズ
８０２　筐体
８０３　光導体と受光体の光接合構造を持つレシーバー
９０１　太陽電池素子
９０２　基板
９０３　冷却部材
９０４　光導体
９０５　接合部材
９０６　光導体固定治具
９０７　接続部材の側表面における法線
９０８　光の進行方向
１００１　太陽電池素子
１００２　基板
１００３　冷却部材
１００４　光導体
１００５　接合部材
１００６　光導体固定治具
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2004023012.tif 000031
【図２９】
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【図３０】
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