(57)【要約】【課題】発電効率の低下を最小限に留めつつ、全面発光を達成できる光源一体型太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】光源一体型太陽電池モジュールは、表面および裏面を有する光透過型の太陽電池と、太陽電池の裏面側に設けられた光源とを備え、太陽電池は表面側から入射する光を利用して電力を発生し、光源は太陽電池で発生した電力を利用して光を発し、光源から発せられた光は太陽電池を透過して太陽電池の表面側へ出射されることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面および裏面を有する光透過型の太陽電池と、太陽電池の裏面側に設けられた光源とを備え、太陽電池は表面側から入射する光を利用して電力を発生し、光源は太陽電池で発生した電力を利用して光を発し、光源から発せられた光は太陽電池を透過して太陽電池の表面側へ出射されることを特徴とする光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項２】
光源を収容し、かつ、太陽電池の裏面側を覆うように設けられる反射板をさらに備え、太陽電池はほぼ方形の形状を有し、光源は太陽電池の少なくとも１つの縁に沿うように配設され、光源から発せられた光は反射板によって反射されて太陽電池の裏面側から表面側へ透過する請求項１に記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項３】
光源は太陽電池の両縁にそれぞれ配設され、反射板は各光源から発せられた光を独立して太陽電池から出射させるために光源毎にその反射領域を仕切る間仕切り板を備える請求項２に記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項４】
太陽電池は光電変換を行う光電変換層を有し、光電変換層はその一部に光源から発せられた光を裏面側から表面側へ透過させる開口部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項５】
太陽電池は、アモルファスシリコンからなる光電変換層と、微結晶シリコンからなる光電変換層が積層されたタンデム構造を有することを特徴とする請求項４に記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項６】
太陽電池はその裏面に光源から発せられた光を反射させる反射面が形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項７】
開口部は、太陽電池の有効発電領域に占める面積の比率が５〜３０％の範囲内となるように形成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項８】
太陽電池は複数の集積型太陽電池セルを互いに隣接するように配列した太陽電池モジュールであって、隣接する一対の集積型太陽電池セルはそれらの一部が太陽電池全体の透過率と同程度の透過率を有するフィルムで覆われていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項９】
光源がＬＥＤ照明装置からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項１０】
ＬＥＤ照明装置が、ＲＧＢの３原色を発する複数のＬＥＤ素子を備えることを特徴とする請求項９に記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項１１】
ＬＥＤ照明装置はＬＥＤ素子を搭載する複数のＬＥＤ基板を備え、各ＬＥＤ基板はその発色を制御するための制御回路を備えることを特徴とする請求項１０に記載の光源一体型太陽電池モジュール。
【請求項１２】
平面状又は曲面状に配列された複数の光源一体型太陽電池モジュールを備え、各光源一体型太陽電池モジュールが請求項１〜１１のいずれか１つに記載の光源一体型太陽電池モジュールからなることを特徴とする発電発光システム。
【請求項１３】
照らし出すべき被照射物を一部の光源一体型太陽電池モジュールの表面側にさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の発電発光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源一体型モジュールおよびそれを用いた発電発光ユニットに関し、詳しくは、発電機能と発光機能を併せ持つ太陽電池モジュールとそれを用いた発電発光ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な太陽電池パネルは、パネルを構成する太陽電池モジュールの表面色が、例えば、結晶系の場合は黒や青紫、アモルファス系の場合は茶色等に限定されており、パネル面が単一色となっている。その結果、太陽電池パネルの表情が、非常に殺風景で味気ないものとなっている。
そこで、太陽電池モジュールの表面や裏面を任意の色に着色し、色の異なる太陽電池モジュールを組合せることにより所望の文字や図形等の模様を表示するように構成された太陽電池パネルが提案されるに至っている。例えば、次のようなものが一般に知られている。
【０００３】
反射防止膜の厚み、積層数、屈折率等を調整することによって表面に所望の色が与えられた太陽電池モジュールを用い、表面色の異なる複数の太陽電池モジュールを組合せて文字や図形等を表示した太陽電池パネル（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
裏面側の透光性封止材料が所望の色に着色された光透過型の太陽電池モジュールを用い、裏面側の色が異なる複数の太陽電池モジュールを組合せて文字、図形、模様等を表示した太陽電池パネル（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
一方、太陽電池と光源を一体化し、昼間に蓄えた電力を夜間の照明に利用するものも提案されている。例えば、次のようなものが知られている。
【０００６】
透光性基板上に順に積層された透光性発光層および太陽電池と、太陽電池によって発電された電力を蓄える蓄電池と、太陽電池から蓄電池への充電と蓄電池から透光性発光層への給電を制御する制御部とを備え、太陽電池は透光性基板および透光性発光層を介して入射する光を受けて発電し、透光性発光層から発せられた光は透光性基板を介して外部へ出射される発光装置（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
面状発光する発光パネルと、発光パネルの周囲を囲う枠状の太陽電池と、太陽電池によって発電された電力を蓄える蓄電池と、太陽電池から蓄電池への充電と蓄電池から発光パネルへの給電を制御する制御部と、発光パネル、太陽電池、蓄電池および制御部を収容するケーシングとを備える発光装置（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
基板の一方表面に太陽電池と発光素子が配設され、他方表面に発光素子を発光させるための電子回路群が配設され、太陽電池、発光素子および電子回路群が基板に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されてなる発光装置（特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平８−１０７２３０号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７４４９号公報
【特許文献３】特開昭５９−２１７９９１号公報
【特許文献４】特開昭６０−７８４７７号公報
【特許文献５】特開２００１−３５１４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
太陽電池モジュールの表面や裏面に所望の色を与え、異なる色の太陽電池モジュールを組合せて任意の模様を表示した太陽電池パネルの場合、昼間の明るい時間帯でしか模様の表示効果が得られない。また、表示できる模様は1種類に限られる。
【００１０】
一方、太陽電池と光源を一体化した発光装置において、太陽電池の光入射面上に透光性発光層が配設されたものでは、透光性発光層による入射光の損失が生じるため、太陽電池の発電効率が低下する。
また、太陽電池と、発光パネル又は発光素子等の光源が同一面上で重ならないように配設されている発光装置では、発電効率の低下は生じないものの、太陽電池が配置された領域からは発光を取り出せず、全面発光とならないことから認識性、意匠性に課題が残る。
【００１１】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、発電効率の低下を最小限に留めつつ、全面発光を達成できる光源一体型太陽電池モジュールおよびそれを用いた発電発光システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、表面および裏面を有する光透過型の太陽電池と、太陽電池の裏面側に設けられた光源とを備え、太陽電池は表面側から入射する光を利用して電力を発生し、光源は太陽電池で発生した電力を利用して光を発し、光源から発せられた光は太陽電池を透過して太陽電池の表面側へ出射されることを特徴とする光源一体型太陽電池モジュールを提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、光透過型太陽電池の裏面側に光源が配設されるので、光源による入射光の損失がなく、また、光源から発せられた光は太陽電池を透過して太陽電池の表面側へ出射されるので全面発光を達成できる。
この結果、認識性および意匠性に優れた光源一体型太陽電池モジュールを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明による光源一体型太陽電池モジュールは、表面および裏面を有する光透過型の太陽電池と、太陽電池の裏面側に設けられた光源とを備え、太陽電池は表面側から入射する光を利用して電力を発生し、光源は太陽電池で発生した電力を利用して光を発し、光源から発せられた光は太陽電池を透過して太陽電池の表面側へ出射されることを特徴とする。
この発明による光源一体型太陽電池モジュールにおいて、太陽電池としては、光透過型であれば特に限定されるものではなく、結晶系太陽電池又は薄膜系太陽電池のいずれであっても構わない。
また、太陽電池の形態としては、単一の太陽電池セルであってもよいし、複数の太陽電池セルが電気的に接続された太陽電池モジュールであってもよい。
また、光源としては、電力で光を発するものであればよく特に限定されないが、低消費電力で高輝度のものが好ましい。
【００１５】
この発明による光源一体型太陽電池モジュールは、光源を収容し、かつ、太陽電池の裏面側を覆うように設けられる反射板をさらに備え、太陽電池はほぼ方形の形状を有し、光源は太陽電池の少なくとも１つの縁に沿うように配設され、光源から発せられた光は反射板によって反射されて太陽電池の裏面側から表面側へ透過してもよい。
このような構成によれば、光源の消費電力を抑えつつ、反射板の作用によって効率良く全面発光させることができる。
すなわち、均一な輝度の全面発光を得るためには、太陽電池の裏面側を一様に照らす必要があるが、仮に、太陽電池の裏面側全面を覆うように光源を配すると光源の数が非常に多くなるか、或いは大型の光源が必要となり、自ずと消費電力も増化する。
しかし、上述のように太陽電池の縁に沿うように光源を配し、光源より発せられた光を反射板で反射させて太陽電池の裏面を一様に照らすようにすれば、少ない数の光源、或いは小型の光源で太陽電池の裏面を一様に照らすことができ、消費電力を抑えつつ、均一な輝度の全面発光を得ることができる。
【００１６】
反射板を備える上記構成において、光源は太陽電池の両縁にそれぞれ配設され、反射板は各光源から発せられた光を独立して太陽電池から出射させるために光源毎にその反射領域を仕切る間仕切り板を備えてもよい。
このような構成によれば、各光源から発せられた光をそれぞれ独立して太陽電池から出射させることができるので、太陽電池の両縁に配される光源が互いに異なる色を発するものである場合には、光源一体型太陽電池モジュールの表示体としての表現が優れたものとなる。
【００１７】
この発明による光源一体型太陽電池モジュールにおいて、太陽電池は光電変換を行う光電変換層を有し、光電変換層はその一部に光源から発せられた光を裏面側から表面側へ透過させる開口部が形成されていてもよい。
このような構成によれば、光電変換層の一部に開口部が形成されるという、簡易な構造で光透過型の太陽電池を得ることができる。この場合、太陽電池全体の透過率は、太陽電池全体の面積に対する開口部の比率によって決定されるので、太陽電池全体の透過率の設定も容易になる。この開口部は、例えば、レーザ加工によって容易に形成でき、均一な輝度の全面発光を得るためには、なるべく、多数の開口部を均一な分布で形成することが好ましい。
【００１８】
太陽電池の光電変換層に開口部が形成される上記構成において、太陽電池は、アモルファスシリコンからなる光電変換層と、微結晶シリコンからなる光電変換層が積層されたタンデム構造を有していてもよい。
このような構成によれば、光電変換層がアモルファスシリコンのみからなるシングル構造に比べ、変換効率が約１．５倍程度向上すると共に、太陽電池の色合いが茶色から黒に近い色となり、表示体のバックカラーとしてより意匠性に優れたものとなる。
【００１９】
また、太陽電池の光電変換層に開口部が形成される上記構成において、太陽電池はその裏面に光源から発せられた光を反射させる反射面が形成されていてもよい。
このような構成によれば、太陽電池の裏面側に反射板が設けられる場合において、光源から発せられた光を反射板と太陽電池の裏面との間に、その光が開口部を透過して表面側から出射されるまで閉じ込めておくことができ、光源から発せられる光の利用効率を高めることができる。この結果、光源の数を減らすか、或いは光源の小型化を図ることができ、消費電力の低減を図ることができる。
【００２０】
また、太陽電池の光電変換層に開口部が形成される上記構成において、開口部は、太陽電池の有効発電領域に占める面積の比率が５〜３０％の範囲内となるように形成されていてもよい。
このような構成によれば、太陽電池の発電量と、光源の消費電力とのバランスをとりつつ、光源から発せられた光を効率良く太陽電池の表面側へ透過させることができる。すなわち、開口率が５％より小さい場合には、光源から発せられた光を透過させる面積が小さくなり過ぎ、効率良く光を透過させることがでず、均一な輝度の全面発光が得られにくくなる。一方、開口率が３０％より大きい場合には、光電変換に寄与する面積が少なくなり過ぎ、発電効率が低下して発光に必要な電力をまかなうことができなくなる。
なお、この発明において、太陽電池の有効発電領域とは、太陽電池の全体の面積のうち、太陽光の照射を受けて実際の発電に寄与する領域のことを意味し、通常は光電変換層が存在する領域のことを意味する。
【００２１】
また、太陽電池の光電変換層に開口部が形成される上記構成において、太陽電池は複数の集積型太陽電池セルを互いに隣接するように配列した太陽電池モジュールであって、隣接する一対の集積型太陽電池セルはそれらの一部が太陽電池全体の透過率と同程度の透過率を有するフィルムで覆われていてもよい。
つまり、通常の集積型太陽電池セルは、光電変換層の存在する非透明部分と光電変換層の存在しない透明部分とから構成されるので、このような集積型太陽電池セルからなる太陽電池モジュールの背面側を照らすと、隣接するセルの透明部分に対応する箇所の輝度がその他の部分よりも高くなり、均一な輝度の全面発光が得られにくくなる。
しかしながら、上述のように構成すれば、隣接する一対の集積型太陽電池セルはそれらの一部、すなわちそれらの透明部分が太陽電池全体の透過率と同程度の透過率を有するフィルムによって覆われるので、太陽電池全体の透過率を一様に整えることができ、均一な輝度の全面発光が得られ易くなる。
【００２２】
この発明による光源一体型太陽電池モジュールにおいて、光源はＬＥＤ照明装置からなっていてもよい。
このような構成によれば、光源にＬＥＤを用いることにより、光源の低消費電力化、長寿命化、薄型軽量化を図ることができる。
また、ＬＥＤは、上記利点に加えて点滅動作等の制御が行い易いという利点もあり、この発明の光源一体型太陽電池モジュールの光源として好適である。
低消費電力化は太陽電池による発電量のみで十分な光度が得られることを意味し、長寿命化は光源一体型太陽電池モジュールのメンテナンスフリー化に寄与し、容易な制御性は表示体としてより多彩で高度なシステムを構築するうえで有利に作用する。
【００２３】
光源がＬＥＤ照明装置からなる上記構成において、ＬＥＤ照明装置はＲＧＢの３原色を発する複数のＬＥＤ素子を備えていてもよい。
このような構成によれば、可視光領域のほぼ全域で単一光を発光できるようになるだけでなく、ＲＧＢの３原色を組合せることによってフルカラーの表示が可能になる。
【００２４】
ＬＥＤ照明装置がＲＧＢの３原色を発する複数のＬＥＤ素子を備える上記構成において、ＬＥＤ照明装置はＬＥＤ素子を搭載する複数のＬＥＤ基板を備え、各ＬＥＤ基板はその発色を制御するための制御回路を備えていてもよい。
このような構成によれば、ＬＥＤ基板毎に発色を独立して制御できるので、ＬＥＤ基板の数を増やすことによって表示パターンを増やすことができ、より多彩で高度な表示が可能になる。
【００２５】
この発明は別の観点からみると、平面状又は曲面状に配列された複数の光源一体型太陽電池モジュールを備え、各光源一体型太陽電池モジュールが上述のこの発明による光源一体型太陽電池モジュールからなる発電発光システムを提供するものでもある。
このような発電発光システムによれば、昼間に発電し蓄えた電力を利用し、夜間にシステム全体で文字、図形、模様等を表示できる。
この発明による発電発光システムは、特に、大面積表示システムとして有用であり、店舗や企業の看板として好適に機能できる。
光源は各太陽電池の裏面側に設けられるので、太陽電池の発電効率を低下させる恐れもなく、また、表面側からはその存在を視認できないことから外観上の美観にも優れる。
【００２６】
この発明による上記発電発光システムは、照らし出すべき被照射物を一部の光源一体型太陽電池モジュールの表面側にさらに備えていてもよい。
このような構成によれば、照らし出すべき被照射物が一部の光源一体型太陽電池モジュールの前面に設けられるので、光源が発光しない昼間においても表示体として機能できる。もちろん、夜間は太陽電池の表面側から出射される光によって被照射物が照らし出されるので、表示体としてより一層効果的に機能する。被照射物としては、例えば、文字や所望の図形等と挙げることができる。
なお、被照射物が前面に配置された光源一体型太陽電池モジュールは、被照射物によって作り出される影によって発電効率が低下し、発電発光システム全体の発電効率を低下させてしまうので、被照射物によって発電効率の低下が懸念される部分についてのみ、発電機能を備えないダミーの光源一体型太陽電池モジュールとすることが発電発光システム全体の発電効率の観点から好ましい。
【００２７】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００２８】
この発明の実施例による光源一体型太陽電池モジュールとそれを用いた発電発光システムについて、図１〜１５に基づいて説明する。図１は実施例による光源一体型太陽電池モジュールの概略的な構成を示す正面図、図２は図１に示される光源一体型太陽電池モジュールの概略的な構成を示すＡ−Ａ断面図、図３は図２に示される光源一体型太陽電池モジュールの発電時の作用を示す説明図、図４は図２に示される光源一体型太陽電池モジュールの発光時の作用を示す説明図、図５は光源一体型太陽電池モジュールを構成する集積型薄膜太陽電池セルの平面図、図６は図５に示される集積型薄膜太陽電池セルのＢ−Ｂ要部断面図、図７は図５に示される集積型薄膜太陽電池セルのＣ−Ｃ要部断面図、図８はＬＥＤ照明装置の斜視図、図９はＬＥＤ照明装置を構成するＬＥＤ基板の平面図、図１０および図１１は図５に示される集積型薄膜太陽電池セルの製造工程を示す工程図、図１２は太陽電池モジュールの製造工程を示す工程図、図１３は光源一体型太陽電池モジュールの組立工程を示す説明図、図１４は実施例による発電発光システムの正面図、図１５は図１４に示される発電発光システムの変形例の正面図である。
【００２９】
光源一体型太陽電池モジュール
図１〜４に示されるように、実施例１による光源一体型太陽電池モジュール６０は、表面および裏面を有する光透過型の太陽電池モジュール１０と、太陽電池モジュール１０の裏面側に設けられたＬＥＤ照明装置５０とを備え、太陽電池モジュール１０は表面側から入射する太陽光１００を利用して電力を発生し、ＬＥＤ照明装置５０は太陽電池モジュール１０で発生した電力を利用してＬＥＤ光２００を発し、ＬＥＤ照明装置５０から発せられたＬＥＤ光２００は太陽電池モジュール１０を透過して太陽電池モジュール１０の表面側へ出射されるように構成されている。
【００３０】
図２に示されるように、太陽電池モジュール１０の裏面側には、ＬＥＤ照明装置５０を収容し、かつ、太陽電池モジュール１０の裏面側を覆う反射板４０が設けられている。
図４に示されるように、反射板４０はＬＥＤ照明装置５０から発せられたＬＥＤ光２００を反射して太陽電池モジュール１０の裏面を一様に照射できるような凹状の形状を有している。
反射板４０は、太陽電池モジュール１０の両縁にそれぞれ配置されたＬＥＤ照明装置５０から発せられたＬＥＤ光２００をそれぞれ独立して太陽電池モジュール１０の表面側から出射させるために、太陽電池モジュール１０の裏面と反射板４０との間に規定される空間をＬＥＤ照明装置５０毎に仕切る間仕切り板４１を備えている。
これにより、ＬＥＤ照明装置５０から発せられたＬＥＤ光２００は互いに混じり合うことなく、独立して太陽電池モジュール１０の表面側から出射される。この実施例では、左側のＬＥＤ照明装置５０から発せられたＬＥＤ光２００は、太陽電池モジュール１０の左半分の領域から出射され、右側のＬＥＤ照明装置５０から発せられたＬＥＤ光２００は、太陽電池モジュール１０の右半分の領域から出射される。
【００３１】
図１に示されるように、太陽電池モジュール１０は、光透過型（シースルー型）の２つの集積型薄膜太陽電池セル２０から構成されている。図５〜７に示されるように、各集積型薄膜太陽電池セル２０はアモルファスシリコンからなる第１光電変換層２４と微結晶シリコンからなる第２光電変換層２５が積層されてなるタンデム型の光電変換層２６を有し、光電変換層２６にはＬＥＤ照明装置５０（図４参照）から発せられたＬＥＤ光２００（図４参照）を裏面側から表面側へ透過させるためのスリット状の開口部３０が形成されている。
【００３２】
この実施例において、各集積型薄膜太陽電池セル２０の有効発電領域に占める開口部３０の面積比率は約１０％である。これは、各集積型薄膜太陽電池セル２０の全体としての光透過率が約１０％であることを意味している。このため、図１に示されるように、２つの集積型薄膜太陽電池セル２０が接する縁において、光電変換層２６が存在しない透明なトリミング部３２（図５参照）には、約１０％の光透過率を有する黒色ＰＥＴフィルム１４が配され、太陽電池モジュール１０の全体としての透過率が一様に保たれるように配慮されている。
【００３３】
図８に示されるように、各ＬＥＤ照明装置５０は、４つの縦長のＬＥＤ基板５１をそれらの長手方向に繋ぎ合わせた構成を有している。図９に示されるように、各ＬＥＤ基板５１はＲＧＢの３原色を発する複数のＬＥＤ素子５２と、各ＬＥＤ素子５２の点灯と発光の階調を制御するための制御回路（図示せず）を備えている。制御回路は、後で詳述するようにＬＥＤ基板５１の半分の領域毎にＬＥＤ素子５２の点灯と発光の階調を制御する。これにより、図８に示されるＬＥＤ照明装置５０は各ＬＥＤ基板５１の半分の領域毎に発光色の制御が可能となっている。
以下、実施例による光源一体型太陽電池モジュールの作製方法について説明する。
【００３４】
工程１：集積型薄膜太陽電池セルの作製
まず、図１０（ａ）に示されるように、絶縁性の透光性基板として厚さ１．８ｍｍのガラス基板２１を使用し、ガラス基板２１上（基板サイズ：５６０ｍｍ×９２５ｍｍ）に、透明導電膜２２として、熱ＣＶＤ法でＳｎＯ2（酸化錫）を成膜する。
次に、図１０（ｂ）に示されるように、ＹＡＧレーザの基本波を用いて透明導電膜２２のパターニングを行う。レーザ光をガラス基板２１側から入射させることにより、透明導電膜２２は短冊状に分離されて分離ライン２３が形成される。この後、得られたガラス基板基板２１を純水で超音波洗浄する。
【００３５】
次に、図１０（ｃ）に示されるように、プラズマＣＶＤ装置により、第１光電変換層２４を形成する。第１光電変換層２４は、ａ−Ｓｉ：Ｈ  ｐ層、ａ−Ｓｉ：Ｈ  ｉ層、ａ−Ｓｉ：Ｈ  ｎ層からなり、合計の厚みは０．２５μｍ程度である。
続いて、図１０（ｄ）に示されるように、プラズマＣＶＤ装置により第２光電変換層２５を形成する。第２光電変換層２５は、μｃ−Ｓｉ：Ｈ  ｐ層、μｃ−Ｓｉ：Ｈ  ｉ層、μｃ−Ｓｉ：Ｈ  ｎ層からなり、合計の厚みは１．６μｍ程度である。第１光電変換層２４と第２光電変換層２５のコンタクト性向上による特性向上を目的として間に透明中間膜を挿入しても構わない。
第１光電変換層２４と第２光電変換層２５によってタンデム型の光電変換層２６が構成される。
【００３６】
次に、図１０（ｅ）に示されるように、ＹＡＧレーザの第２高調波を用いて、第１および第２光電変換層２４，２５をレーザを用いてパターニングする。レーザ光をガラス基板２１側から入射させることにより、第１および第２光電変換層２４，２５は短冊状に分離され、透明導電膜２２と後に形成する裏面電極層２８（図１１（ｆ）参照）とを電気的に接続するためのコンタクトライン２７が形成される。また、レーザとしてＹＡＧレーザの第２高調波を用いたが、ＹＡＧレーザの第３高調波を用いても構わない。
【００３７】
次に、図１１（ｆ）に示されるように、マグネトロンスパッタ装置により、ＺｎＯ（酸化亜鉛）層とＡｇ層を順に積層し裏面電極層２８を形成する。この際、ＺｎＯ層とＡｇ層の厚みはそれぞれ、５０ｎｍ、１２５ｎｍとする。ＺｎＯ層の代わりに、ＩＴＯやＳｎＯ2等の透光性の高い膜を用いてもよい。裏面電極層２８はＺｎＯ層等の透明導電膜を割愛した構成としても構わないが、高い変換効率を得るためには割愛しない方が好ましい。
【００３８】
次に、図１１（ｇ）に示されるように、裏面電極層２８をレーザを用いてパターニングする。レーザをガラス基板２１側から入射させることにより、裏面電極層２８は短冊状に分離され、分離ライン２９が形成される。この際、レーザによる透明導電膜２２へのダメージを避けるため、レーザには透明導電膜２２に対する透過性の良いＹＡＧレーザの第２高調波等を使用し、透明導電膜２２へのダメージを最小限に抑える加工条件を選択することが好ましい。
【００３９】
続いて、図１１（ｈ）に示されるように、マスク（図示せず）を用いてガラス基板２１側よりＹＡＧレーザの第２高調波をレーザ照射することにより開口部３０を作製する。なお、図１１（ｈ）の断面方向は、図５のＣ−Ｃ断面方向であり、図１１（ｇ）と図面上の断面方向が９０°異なっているため、図１１（ｇ）に表れていた分離ライン２９は図面に表れていない。開口部３０を形成する際のレーザ加工条件は、裏面電極層２８の分離ライン２９（図１１（ｇ）参照）形成時と同様に、透明導電膜２２にダメージを与えない条件を選択するのが好ましい。なお、開口部３０の幅は１２０μｍ、開口部３０のピッチは１．２７ｍｍとする。このように加工することにより、有効な発電領域に対する開口部３０の面積比率を約１０％とする。
最後にＰ側、Ｎ側の端子部にパルスヒート方式により、はんだメッキバスバーをそれぞれ８箇所はんだ付けして集電極３１（図５参照）を形成することにより、図５に示される集積型薄膜太陽電池セル２０が完成する。
【００４０】
このようにして作製された基板サイズ５６０ｍｍ×９２５ｍｍ、４８段集積、開口率１０％の集積型薄膜太陽電池セル２０の特性をソーラーシュミレーターＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）により測定する。その測定結果は、Ｉｓｃ：１．０８Ａ、Ｖｏｃ：６４．８Ｖ、Ｆ．Ｆ．：０．６８６、Ｐｍａｘ：４８．０Ｗである。モジュール化までに裏面電極層２８を構成するＡｇ層の酸化による変色を防止するために、ポリエチレンフィルムで裏面電極層２８を一時的に封止して保存する。
【００４１】
工程２：太陽電池モジュールの作製
この工程２では、工程１で作製された集積型薄膜太陽電池セル２０を２枚用いて３層合わせガラス構造の太陽電池モジュール１０（図１参照）を作製する。
まず、図１２（ａ）に示されるように、表面カバーガラス１１となる基板サイズ１１２０ｍｍ×９８３ｍｍ、厚さ８ｍｍの白板強化ガラスの上に接着層として、厚さ０．６ｍｍのＥＶＡシート１２を２枚重ねてセットする。その上に工程１で作製した集積型薄膜太陽電池セル２０を２枚並べてセットする。
並べられた２枚の集積型薄膜太陽電池セル２０の対向するＰ側およびＮ側の集電極３１（図１参照）を透明ＰＥＴ被覆バスバー１３（図１参照）にて直列結線し、さらに両端に位置する一方のセル２０のＰ側の集電極３１（図１参照）と他方のセル２０のＮ側の集電極３１（図１参照）に、端子取り出し線として透明ＰＥＴ被覆バスバー１３（図１参照）をはんだ付けする。
【００４２】
次いで、図１２（ｂ）に示されるように、並べられ直列結線された集積型薄膜太陽電池セル２０の上に厚さ０．６ｍｍのＥＶＡシート１２をセットし、セットしたＥＶＡシート１２の上にサイズ９００ｍｍ×２０ｍｍの可視光透過率が１０％程度の黒色ＰＥＴフィルム１４を、集積型薄膜太陽電池セル２０どおしが接する縁における透明なトリミング部３２（図５参照）が遮蔽されるようにセットする。
次いで、図１２（ｃ）に示されるように、黒色ＰＥＴフィルム１４の上にさらにＥＶＡシート１２を重ね、最後に、裏面カバーガラス１５として基板サイズ１１２０ｍｍ×９８３ｍｍ、厚さ８ｍｍの白板強化ガラスをセットする。
【００４３】
続いて、図１２（ｄ）に示されるように、上記のようにセッティングが完了したモジュールをオートクレーブ方式により、真空度と温度を調整制御して、ＥＶＡを溶解、架橋させて一体化し、太陽電池モジュール１０を完成させる。
その後、はみ出した不要なＥＶＡ樹脂を端面処理により除去して、端子ボックス１６（図１参照）をシリコーン樹脂によりガラス端面に接着し、端子ボックス１６内でセルの端子取り出し線と外部のケーブル線１７（図１参照）をそれぞれはんだ付け結線することにより、図１に示される状態の太陽電池モジュール１０となる。なお、端子ボックス１６内は、浸水による短絡防止のため、ポッティング用シリコーン樹脂を充填する。
【００４４】
このようにして作製されるモジュールサイズ１１８０ｍｍ×９８３ｍｍ、使用セル２枚、開口率１０％の太陽電池モジュールの特性をソーラーシュミレーターＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）により測定する。その測定結果は、Ｉｓｃ：０．９７２Ａ、Ｖｏｃ：１２８Ｖ、Ｆ．Ｆ．：０．６８６、Ｐｍａｘ：８５．３Ｗである。
【００４５】
工程３：ＬＥＤ照明装置の作製
上述の通り、図８に示されるＬＥＤ照明装置５０は、４つの縦長のＬＥＤ基板５１をそれらの長手方向に繋いで構成される。図９に示される各ＬＥＤ基板５１としては、プリント配線エポキシ樹脂基板を用い、ＬＥＤ素子５２としてはφ５の砲弾型のＬＥＤ素子を用いる。各ＬＥＤ基板５１は、赤色のＬＥＤ素子を６０個、緑色のＬＥＤ素子を６０個、青色のＬＥＤ素子を６０個搭載し、各ＬＥＤ素子５２はそれぞれ制御回路（図示せず）に接続される。制御回路の制御単位は、各ＬＥＤ基板５１の半分の領域に配置された赤色のＬＥＤ素子３０個、緑色のＬＥＤ素子３０個、青色のＬＥＤ素子３０個とする。
【００４６】
図８に示されるように上記ＬＥＤ基板５１をその長手方向に４つ配置して９３０ｍｍ×６５ｍｍ、厚み３０ｍｍのケーシング５３に収める。ケーシング５３は、発光部の前面を透明なポリカーボネートで構成し、その他の部分をアルミで構成し、防水性と放熱性の良いものとする。図２に示されるように、このような構成からなるＬＥＤ照明装置５０は太陽電池モジュール１０の左右の両縁に縦置きで１個ずつ配置され、１つの光源一体型太陽電池モジュール６０につき２個使用されることとなる。
各ＬＥＤ素子５２には、赤色、緑色、青色ともに８段階の階調をもたせるので、それらの組合せにより５１２色を表現できることとなる。制御単位であるＬＥＤ基板５１の半分の領域毎にそれぞれ独立して異なる色を表現できるので、１つのＬＥＤ照明装置５０では同時に８色、１つの光源一体型太陽電池モジュール６０では同時に１６色を表現できることとなる。
【００４７】
工程４：太陽電池モジュールとＬＥＤ照明装置の一体化
図１３に示されるように、工程２で作製した太陽電池モジュール１０の側面にアルミ製のモジュール枠１８を取り付け、そのモジュール枠１８の内側に工程３で作製したＬＥＤ照明装置５０を配置し、太陽電池モジュール１０の後ろ側に鏡面の反射板４０を設置する。反射板４０は、その中央部に縦方向に空間を２分する間仕切り板４１を備えている。ＬＥＤ照明装置５０は、ＬＥＤ照明装置５０から出射されたＬＥＤ光が裏面の反射板４０によって反射され、太陽電池モジュール１０の表面側から最大限に出射されるようにその設置角度が調整されたうえで取り付けられる。
以上の工程１〜４によって、図１および図２に示される光源一体型太陽電池モジュール６０が作製される。
【００４８】
発電発光システム
図１４に示されるように、この発明の実施例による発電発光システム７０は、上述のようにして作製された光源一体型太陽電池モジュール６０を１２０台使用し、縦方向に８台、横方向に１５台アレイ状に配置し、８ｍ×１８ｍの大面積自発光型の発電発光システムを構築している。
発電発光システム７０全体でＬＥＤ基板５１（図９参照）は合計９６０枚、独立して制御できる領域は１９２０箇所となり、それぞれＲＧＢの階調の組合せで５１２色を表現することができる。
【００４９】
図示しないが、発電発光システム７０は、昼間に各光源一体型太陽電池モジュール６０で発電された電力を蓄える蓄電池と、各光源一体型太陽電池モジュール６０から蓄電池への充電と蓄電池から各光源一体型太陽電池モジュール６０のＬＥＤ照明装置５０への給電を制御する充電・給電用制御部とを備えている。
このような発電発光システム７０は、昼間に蓄えた電力を利用し、夜間に各光源一体型太陽電池モジュール６０の表面側を全面発光させることができる。各光源一体型太陽電池モジュール６０は、５１２色のなかから選択された１６色を同時に表示することができ、各光源一体型太陽電池モジュール６０の発光色を適宜設定制御することにより、所望の文字、図形、模様等を発光表示できる。
【００５０】
また、図１５に示されるように、発電発光システム７０はその前面に照らし出されるべきロゴ７１が配置されてもよい。この場合、発電発光システム７０を構成する１２０台の光源一体型太陽電池モジュール６０のうち、ロゴ７１の影に隠れる２２台は発電機能を備えないダミーモジュールとする。
発電発光システム７０の前面にロゴ７１を配置することにより、昼間の発光しない時間帯においても表示体として機能でき、夜間においては、ロゴ７１がＬＥＤ光で照らし出されるので、ロゴ７１を認識性よく表現でき、大型の発光看板として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例による光源一体型太陽電池モジュールの概略的な構成を示す正面図である。
【図２】図１に示される光源一体型太陽電池モジュールの概略的な構成を示すＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２に示される光源一体型太陽電池モジュールの発電時の作用を示す説明図である。
【図４】図２に示される光源一体型太陽電池モジュールの発光時の作用を示す説明図である。
【図５】光源一体型太陽電池モジュールを構成する集積型薄膜太陽電池セルの平面図である。
【図６】図５に示される集積型薄膜太陽電池セルのＢ−Ｂ要部断面図である。
【図７】図５に示される集積型薄膜太陽電池セルのＣ−Ｃ要部断面図である。
【図８】ＬＥＤ照明装置の斜視図である。
【図９】ＬＥＤ照明装置を構成するＬＥＤ基板の平面図である。
【図１０】集積型薄膜太陽電池セルの製造工程を示す工程図である。
【図１１】集積型薄膜太陽電池セルの製造工程を示す工程図である。
【図１２】太陽電池モジュールの製造工程を示す工程図である。
【図１３】光源一体型太陽電池モジュールの組立工程を示す説明図である。
【図１４】実施例による発電発光システムの正面図である。
【図１５】図１４に示される発電発光システムの変形例の正面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・太陽電池モジュール
１１・・・表面カバーガラス
１２・・・ＥＶＡシート
１３・・・透明ＰＥＴ被覆バスバー
１４・・・黒色ＰＥＴフィルム
１５・・・裏面カバーガラス
１６・・・端子ボックス
１７・・・ケーブル線
１８・・・モジュール枠
２０・・・集積型薄膜太陽電池セル
２１・・・ガラス基板
２２・・・透明導電膜
２３・・・分離ライン
２４・・・第１光電変換層
２５・・・第２光電変換層
２６・・・光電変換層
２７・・・コンタクトライン
２８・・・裏面電極層
２９・・・分離ライン
３０・・・開口部
３１・・・集電極
３２・・・トリミング部
４０・・・反射板
４１・・・間仕切り板
５０・・・ＬＥＤ照明装置
５１・・・ＬＥＤ基板
５２・・・ＬＥＤ素子
５３・・・ケーシング
６０・・・光源一体型太陽電池モジュール
７０・・・発電発光システム
７１・・・ロゴ
１００・・・太陽光
２００・・・ＬＥＤ光
【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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