(57)【要約】【課題】光電変換装置におけるより効率的な発電を可能とすることができるようにする。【解決手段】ステップＳ２１において、光量測定部１１０は、受光した光量が閾値を超えて変化したか否かを判定し、閾値を超えて変化したと判定されるまで待機する。ステップＳ２２において、光量測定部１１０は、受光した光量のレベルを特定する。ステップＳ２３において、光量測定部１１０は、ステップＳ２２で特定されたレベルに対応する制御信号を出力する。ステップＳ２４において、制御信号に対応して可動集電バー１０３が移動させられる。例えば、レベル３に対応する制御信号が出力された場合、受光面に可動集電バー１０３が５本露出するように移動させられ、レベル２に対応する制御信号が出力された場合、受光面に可動集電バー１０３が３本露出するように移動させられる。なお、この際、可動集電バー１０３同士の間隔も最適値となるように移動させられる。【選択図】図９
2012113941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光を電気エネルギーに変換して発電を行う発電手段と、
受光面に設けられ、前記発電手段の発電により得られた電流を電極に導く集電配線と、
前記受光面に入射する光量を測定する光量測定手段とを備え、
前記集電配線は、
第１の方向に長い線状の固定された複数の固定集電バーと、
前記第１の方向に直交する第２の方向に長い線状の集電バーであって、前記光量測定手段の測定結果に応じて前記第２の方向に移動する複数の可動集電バーを有する
光電変換装置。
【請求項２】
複数の前記固定集電バーのうちの一部の固定集電バーは、
前記可動集電バーの前記第１の方向の移動を可能とするために、前記可動集電バーの一部と係合して前記可動集電バーを、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する第３の方向に移動させる
請求項１に記載の光電変換装置
【請求項３】
複数の前記固定集電バーのうちの他の固定集電バーのそれぞれには、
前記可動集電バーの一部と接触するためのコンタクトポイントが、前記第１の方向の予め定められた位置に複数設けられている
請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記光量測定手段の測定結果が予め設定された所定の光量を表すものである場合、
複数の前記固定集電バーのうちの一部の前記可動集電バーは、
前記受光面の外部の位置であって、前記コンタクトポイントと接触しない位置に移動し、
複数の前記固定集電バーのうちの他の前記可動集電バーは、
予め定められた前記コンタクトポイントと接触する位置に移動するか、または移動せずにとどまる
請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
受光した光を電気エネルギーに変換して発電を行う発電手段と、受光面に設けられ、前記発電手段の発電により得られた電流を電極に導く集電配線と、前記受光面に入射する光量を測定する光量測定手段とを備え、前記集電配線は、第１の方向に長い線状の固定された複数の固定集電バーと、前記第１の方向に直交する第２の方向に長い線状の集電バーであって、前記光量測定手段の測定結果に応じて前記第２の方向に移動する複数の可動集電バーを有する光電変換装置の光電変換方法であって、
前記複数の可動集電バーが、前記前記光量測定手段の測定結果に応じて前記第２の方向に移動するステップ
を含む光電変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置および方法に関し、特に、光電変換装置におけるより効率的な発電を可能とすることができるようにする光電変換装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池の普及がめざましい。例えば、色素増感太陽電池など、光電変換効率が高く、製造コストが安いなどの利点があり、新しいタイプの太陽電池が注目を浴びているおり、シリコン系などに替わる次世代の太陽電池として研究が広く行われている。
【０００３】
色素増感型太陽電池は、その特徴として、製造プロセスが簡便であることや、デザイン性の付与が可能であることが挙げられる。デザイン性の一例としては、複数の色を有する太陽電池であれば、設置する装置、建物等の外観を損なうことなく、設置することができ、太陽電池の一層の普及につながるものと考えられる。
【０００４】
色素増感太陽電池は、例えば、厚さ１μｍ程度の透明導電膜が形成され、透明導電膜の上には、酸化チタン、酸化ニオジムなどの酸化物半導体微粒子からなり、光増感色素が担持された酸化物半導体多孔質膜４が形成される。色素増感太陽電池では、太陽光などの光が導電性ガラス側から入射されると、透明導電膜と対極との間に起電力が生じるように構成さえている。
【０００５】
また、導電性ガラスにおいて、その表面の電気抵抗を大幅に低減し、かつ光の透過量が低下しないようにし、光電変換効率を高める技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０３６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、太陽電池を設計等する場合、単位時間あたりの発電量を高めるべく、変換効率を高くすることが重要となる。変換効率は、太陽光の持つエネルギーと、その入射光により発生する電気エネルギーの比であり、変換効率が高いほど効率的な発電が可能といえる。
【０００８】
しかしながら、太陽電池は、光量に応じて発電電流は随時変化し、その光量に応じて開口率・集電間隔には最適値が存在する。
【０００９】
例えば、大型の色素増感型太陽電池の場合、透明導電膜の抵抗が高く、光量が多くなると発生する電流が大きくなるので、電子伝導の助けとなる集電配線が必要になる。そして、光量が多ければ電流量が増えるので、集電配線への負担が増すため、集電配線の本数を多くする必要があるが、光量が少ない場合、集電配線は少なくて済む。
【００１０】
このため、開口率・集電間隔を日中、夕方など、その光量に応じて調整することができれば、より効率的な発電が可能であるものの、通常開口率や集電間隔はモジュール作製時に固定されてしまう。
【００１１】
そのため、従来の技術では効率的に発電できないという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、光電変換装置におけるより効率的な発電を可能とすることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面は、受光した光を電気エネルギーに変換して発電を行う発電手段と、受光面に設けられ、前記発電手段の発電により得られた電流を電極に導く集電配線と、前記受光面に入射する光量を測定する光量測定手段とを備え、前記集電配線は、第１の方向に長い線状の固定された複数の固定集電バーと、前記第１の方向に直交する第２の方向に長い線状の集電バーであって、前記光量測定手段の測定結果に応じて前記第２の方向に移動する複数の可動集電バーを有する光電変換装置である。
【００１４】
複数の前記固定集電バーのうちの一部の固定集電バーは、前記可動集電バーの前記第１の方向の移動を可能とするために、前記可動集電バーの一部と係合して前記可動集電バーを、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する第３の方向に移動させるようにすることができる。
【００１５】
複数の前記固定集電バーのうちの他の固定集電バーのそれぞれには、前記可動集電バーの一部と接触するためのコンタクトポイントが、前記第１の方向の予め定められた位置に複数設けられているようにすることができる。
【００１６】
前記光量測定手段の測定結果が予め設定された所定の光量を表すものである場合、複数の前記固定集電バーのうちの一部の前記可動集電バーは、前記受光面の外部の位置であって、前記コンタクトポイントと接触しない位置に移動し、複数の前記固定集電バーのうちの他の前記可動集電バーは、予め定められた前記コンタクトポイントと接触する位置に移動するか、または移動せずにとどまるようにすることができる。
【００１７】
本発明の一側面は、受光した光を電気エネルギーに変換して発電を行う発電手段と、受光面に設けられ、前記発電手段の発電により得られた電流を電極に導く集電配線と、前記受光面に入射する光量を測定する光量測定手段とを備え、前記集電配線は、第１の方向に長い線状の固定された複数の固定集電バーと、前記第１の方向に直交する第２の方向に長い線状の集電バーであって、前記光量測定手段の測定結果に応じて前記第２の方向に移動する複数の可動集電バーを有する光電変換装置の光電変換方法であって、前記複数の可動集電バーが、前記前記光量測定手段の測定結果に応じて前記第２の方向に移動するステップを含む光電変換方法である。
【００１８】
本発明の一側面においては、受光した光を電気エネルギーに変換して発電が行われ、受光面に設けられ、集電配線により、前記発電により得られた電流が電極に導かれ、前記受光面に入射する光量が測定される。また、前記集電配線が、第１の方向に長い線状の固定された複数の固定集電バーと、前記第１の方向に直交する第２の方向に長い線状の集電バーであって、前記光量測定手段の測定結果に応じて前記第２の方向に移動する複数の可動集電バーを有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光電変換装置におけるより効率的な発電を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の色素増感太陽電池の外観の例を示す斜視図である。
【図２】図１に示される色素増感太陽電池の断面図の例を示す図である。
【図３】集電配線同士の間隔の最適値を説明するための図である。
【図４】光量に応じた集電配線の本数の最適値を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る光電変換装置の外観の例を示す図である。
【図６】図５に示される光電変換装置の断面図の例を示す図である。
【図７】図５に示される光電変換装置の別の位置での断面図の例を示す図である。
【図８】図５に示される光電変換装置の外観の別の例を示す図である。
【図９】変換効率最適化処理の例を説明する図である。
【図１０】図５に示される光電変換装置の断面図の別の例を示す図である。
【図１１】図５に示される光電変換装置の断面図のさらに別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
最初に、従来の色素増感太陽電池について説明する。
【００２３】
図１は、従来の色素増感太陽電池の外観の例を示す斜視図である。同図に示されるように、色素増感太陽電池セルは、例えば、矩形のセルとして構成され、主に酸化チタンなどを原材料として構成される。
【００２４】
すなわち、セルの内部には、それぞれ所定のパターン形状を有する複数の色素担持多孔質酸化チタンの層（酸化チタン層）が形成されている。また、酸化チタン層上には透明導電膜およびガラス層が設けられており、セルの互いに直交する二辺に平行な方向（垂直方向および水平方向）に集電配線が形成されている。
【００２５】
セルの受光面に入射した光は、ガラス層および透明導電膜を透過して色素担持多孔質酸化チタンに入射し、色素担持多孔質酸化チタンの増感色素を励起して電子を発生する。
【００２６】
色素増感太陽電池の端子の取り出しは、外部に露出している集電配線を接続することにより行うことができる。すなわち、酸化チタン層の増感色素が励起されて発生した電子は集電配線を介して取り出し電極（端子）へと導かれるようになされている。この際、電子取り出し路の抵抗を減少させ、集電効率を向上させるために、透明導電膜上に集電配線がパターニングして形成されている。集電配線を形成する導電材料に特に制限はないが、銀や銅などの導電性の高い金属やカーボンなどがよい。
【００２７】
なお、図１の色素増感太陽電池においては、水平（Ｘ軸）方向に長い集電配線が２本、垂直（Ｙ軸）方向に長い集電配線が１３本設けられている。
【００２８】
図２は、図１に示される色素増感太陽電池の断面図の例を示す図である。なお、同図は、図１に示される色素増感太陽電池を図中の水平方向（Ｘ軸方向）に平行な線で切った場合の断面図を表している。
【００２９】
図２において、図中の最上部にガラス層３１が設けられている。なお、ガラスに替えて何らかの硬く透明な素材を用いるようにしてもよい。
【００３０】
そして、ガラス層の下に透明導電膜３２が設けられている。透明導電膜３２は、例えば、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチシモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）などの素材により構成される。
【００３１】
透明導電膜３２の下には、作用極としての酸化チタン層４１が設けられている。なお、酸化チタンに替えて酸化亜鉛を用いるようにしても構わない。
【００３２】
また、図中の最下部には、対極基板３３が設けられている。対極基板３３は、チタン、アルミニウムなどの素材により構成される。
【００３３】
そして、対極基板３３の上には対極としてのカーボン層４２が設けられている。なお、カーボンに替えて白金（ＰＴ）を用いるようにしても構わない。
【００３４】
酸化チタン層４１とカーボン層４２との間には、電解液４４が充填される。また、透明導電膜３２に接触する形態で、紙面の奥行方向に長い集電配線４３−１と集電配線４３−２が設けられている。ここで、集電配線４３−１と集電配線４３−２は、図１において垂直方向に長い１３本の集電配線として示されたものの一部である。
【００３５】
集電配線４３−１と集電配線４３−２（まとめて集電配線４３と称する）は、銀、銅などの金属により構成される。また、集電配線４３は、その先端部が、ガラスフリット、樹脂などにより構成されるカバー４３−１ａ、カバー４３−２ａにより覆われている。
【００３６】
上述したように、酸化チタン層４１の増感色素が励起されて発生した電子は集電配線４３を介して取り出し電極へと導かれるようになされている。従って、集電配線４３の断面積が大きくなればなるほど、集電配線４３の抵抗値が小さくなり、酸化チタン層４１の増感色素が励起されて発生した電子による電流の伝送路上でのロスが減ることになる。
【００３７】
一方で、集電配線４３の断面積が大きくなれば、当然色素増感太陽電池の受光面における酸化チタン層４１の占める割合が小さくなるので、酸化チタン層４１に入射する光量も減少し電子の発生も鈍化することになる。
【００３８】
すなわち、図２に示される長さｂが大きくなるほど、集電配線４３の断面積が大きくなり、集電配線４３の抵抗値が小さくなるが、長さａが小さくなり、酸化チタン層４１に入射する光量が減少するのである。このように、色素増感太陽電池においては、集電配線４３における電力の損失と酸化チタン層４１において発生される電力とがトレードオフの関係となる。
【００３９】
例えば、図２の例において、集電配線４３−２を除去し、集電配線４３−１のみを介して電子を取り出し電極へ導こうとした場合を考える。この場合、色素増感太陽電池の受光面における酸化チタン層４１の占める割合が大きくなるので、電子の発生は活性化するが、それらの電子が集電配線４３−１に集中するため、電流のロスが増大する。
【００４０】
このため、色素増感太陽電池を設計する場合、集電配線の本数、および集電配線同士の間隔が最適となるように調整し、効率的な発電が可能となるように設計することが重要である。
【００４１】
なお、色素増感太陽電池の受光面における酸化チタン層４１の占める割合を大きくするために、例えば、図２に示される集電配線４３の図中水平方向の長さ（集電配線幅）を小さくして、図中垂直方向の長さを大きくすれば、効率的な発電が可能となるようにも思える。このようにすれば、集電配線４３の断面積も、当然色素増感太陽電池の受光面における酸化チタン層４１の占める割合も大きくすることができるからである。
【００４２】
つまり、一見すると、上述した集電配線４３における電力の損失と酸化チタン層４１において発生される電力のトレードオフの対策として、集電配線幅を細くすれば、集電配線の本数、および集電配線同士の間隔を調整しなくても、問題を解決できるようにも思える。
【００４３】
しかしながら、実際には、透明導電膜と集電配線との接触抵抗が比較的大きいため、集電配線幅をあまり細くすると電流の伝送路上でのロスが増大することになる。つまり、透明導電膜から集電配線に無駄なく電流を流すためには、ある程度の集電配線幅が必要なのである。従って、集電配線の本数を変えずに集電配線幅を変えたとしても、上述した集電配線４３における電力の損失と酸化チタン層４１において発生される電力のトレードオフの対策として現実的な解決策とはなり難い。
【００４４】
結果として、効率的な発電が可能となるように色素増感太陽電池を設計するためには、やはり集電配線の本数、および集電配線同士の間隔が最適となるように調整する必要がある。
【００４５】
図３は、集電配線同士の間隔の最適値を説明するための図であり、集電配線同士の間隔と色素増感太陽電池による光電変換の効率（変換効率と称する）の関係を示すグラフである。同図は、横軸が集電配線同士の間隔とされ、縦軸が変換効率の相対値とされる。ここでは、単位面積の色素増感太陽電池セルにおいて集電配線を介さずに出力された電力量を１とし、セルに所定の断面積を有する集電配線を２本配置して、集電配線同士の間隔を変化させて出力された電力の割合が変換効率として示されている。
【００４６】
同図に示されるように、この例では、集電配線同士の間隔が約８ｍｍで変換効率の相対値はピークとなっている。同図のグラフにおいてピークとなる点が変換効率を最大にする集電配線の本数を示すものであり、その光量において最適な集電配線の本数であるといえる。
【００４７】
集電配線同士の間隔は、通常、セルの受光面の端部から最寄の集電配線までの距離の２倍となる間隔で、集電配線を均等に並べたとき最適となる。例えば、矩形のセルの受光面上に垂直方向に３本の集電配線を並べた場合、最も左の集電配線と、受光面の左端部の辺からの水平方向の距離Ｌが、最も右の集電配線と、受光面の右端部の辺からの水平方向の距離と等しくなるようにする。そして、左右の集電配線と中央の集電配線との水平方向の距離は、上述した距離Ｌの２倍となるようにする。
【００４８】
このように、セル内に集電配線をどれだけ離して配置するかによって、変換効率が変化することになる。また、図３の例では、説明を簡単にするために、集電配線の本数が２である場合を例として説明したが、集電配線の本数が変化すると、集電配線同士の間隔の最適値も変化することになる。さらに、図３の例では、同一方向の集電配線が２本存在する場合について説明したが、実際の色素増感太陽電池のセル上には、水平方向と垂直方向の集電配線が設けられることが多く、そのような集電配線の配置パターンに応じて、やはり集電配線同士の間隔の最適値も変化することになる。
【００４９】
従って、色素増感太陽電池を設計する場合、集電配線のレイアウトを決めて、集電配線の本数、および集電配線同士の間隔が最適となるように調整する必要がある。
【００５０】
しかしながら、色素増感太陽電池の受光面に入射する光量は、時刻や季節、天候などによって変化する。そうすると、上述したように、集電配線の本数、および集電配線同士の間隔を調整したとしても、一定の光量に対応した調整では常に効率的な発電ができるとは限らない。上述したように、色素増感太陽電池においては、集電配線４３における電力の損失と酸化チタン層４１において発生される電力とがトレードオフの関係となるからである。
【００５１】
図４は、光量に応じた集電配線の本数の最適値を説明するための図であり、集電配線の本数と発電効率の関係を示すグラフである。同図は、横軸が集電配線の本数とされ、縦軸が変換効率とされる。ここでは、同一の単位面積のセルに所定の本数の集電配線を配置して出力された電力に基づいて得られた変換効率が示されている。なお、集電配線の本数が変化した場合、集電配線同士の間隔の最適値も変化することになるが、この例では、各本数において最適値となる間隔がそれぞれ設定されたものとする。
【００５２】
同図の線８１は、２００Ｗ/m2の光量（照射強度）を照射した場合の、各集電配線の本数に対応する変換効率を表すものであり、線８２は、１０００Ｗ/m2の光量を照射した場合の、各集電配線の本数に対応する変換効率を表すものである。
【００５３】
同図に示されるように、線８１により示される変換効率の値は、集電配線の本数が９本のときに、約９％でピークとなっている。また、線８２により示される変換効率の値は、集電配線の本数が１５本のときに、約７％でピークとなっている。ここで、線８１または線８２がピークとなる点が変換効率を最大にする集電配線の本数を示すものであり、その光量において最適な集電配線の本数であるといえる。
【００５４】
照射強度１０００Ｗ/m2の場合、最適な本数は１５本であるが、仮に集電配線の数を１５本として固定してしまうと、照射強度が２００Ｗ/m2に下がったとき、本来約９％の変換効率を実現できるはずであるのに、約８％の変換効率しか実現できないことになる。また、照射強度２００Ｗ/m2の場合、最適な本数は９本であるが、仮に集電配線の数を９本として固定してしまうと、照射強度が１０００Ｗ/m2に上がったとき、本来約７％の変換効率を実現できるはずであるのに、約５％の変換効率しか実現できないことになる。
【００５５】
このように、色素増感太陽電池の受光面に入射する光量が２００Ｗ/m2の場合と、１０００Ｗ/m2の場合とでは、最適な集電配線の本数が異なるので、常に効率よく発電できるようにするためには、光量に応じて集電配線の本数を変える必要がある。
【００５６】
そこで、本発明においては、光量に応じて集電配線の本数および集電配線同士の間隔を変更できる光電変換装置を実現できるようにする。
【００５７】
図５は、本発明を適用した光電変換装置１００の外観の例を示す図である。光電変換装置１００は、受光した光を電気エネルギーに変換するものであり、例えば、色素増感太陽電池として構成される。
【００５８】
同図に示されるように、光電変換装置１００は、矩形のセルとして構成され、同図に示されている面がセルの受光面となる。セルの図中左側端部に電池の負極であるバー１０１−２が設けられており、図中右側端部にはバー１０１−１が設けられている。なお、電池の正極は、セルの裏面に設けられた対極基板となる。
【００５９】
また、光電変換装置１００には、垂直（Ｙ軸）方向に設けられたバー１０１−１およびバー１０１−２と直交する方向（水平方向、Ｘ軸方向）に集電バー１０２−１と集電バー１０２−２が設けられている。集電バー１０２−１と集電バー１０２−２は、例えば、銀、銅などの金属により構成される。
【００６０】
さらに、光電変換装置１００には、集電バー１０２−１および集電バー１０２−２と直交する方向に複数の可動集電バーが設けられている。この例では、可動集電バー１０３−１乃至可動集電バー１０３−５が設けられている。なお、可動集電バー１０３−１乃至可動集電バー１０３−５を個々に区別する必要がない場合、単に可動集電バー１０３と称することにする。
【００６１】
また、光電変換装置１００には、可動集電バー１０３と直交する方向に複数の固定集電バーが設けられている。この例では、固定集電バー１０４−１乃至固定集電バー１０４−４が設けられている。なお、固定集電バー１０４−１乃至固定集電バー１０４−４を個々に区別する必要がない場合、単に固定集電バー１０４と称することにする。
【００６２】
固定集電バー１０４は、受光面側に後述するコンタクトポイントが設けられており、同図においては、複数の円によりコンタクトポイントが示されている。
【００６３】
詳細は後述するが、可動集電バー１０３は、図中水平方向に移動するようになされている。例えば、可動集電バー１０３−１は、図中水平左方向に移動して集電バー１０２−１の内部に挿入されるようになされている。また、例えば、可動集電バー１０３−５は、図中水平右方向に移動して集電バー１０２−２の内部に挿入されるようになされている。従って、光電変換装置１００においては、受光面に露出する可動集電バー１０３の本数が変化するようになされている。
【００６４】
また、光電変換装置１００においては、受光面に露出する可動集電バー１０３の本数が変化するとともに、可動集電バー１０３同士の間隔が変化するようになされている。すなわち、各可動集電バー１０３は、図中水平方向の位置を、例えば、固定集電バー１０４に設けられた任意のコンタクトポイントの位置とするように移動可能とされている。このようにすることで、可動集電バー１０３同士の間隔が変化することになる。
【００６５】
さらに、光電変換装置１００には、光量測定部１１０が接続されるようになされている。光量測定部１１０は、例えば、光電変換装置１００のセル上の予め設定された領域において光電変換された電力を測定することにより、セルが受光している光量を測定するようになされている。
【００６６】
光量測定部１１０は、例えば、測定された光量に対応する制御信号を出力するようになされている。
【００６７】
図６は、図５に示される光電変換装置１００の断面図の例を示す図である。なお、同図は、図５に示される光電変換装置１００を図中の垂直方向（Ｙ軸方向）に、可動集電バー１０３−１と平行な線で切った場合の断面図を表している。同図に示されている上側の面がセルの受光面となる。
【００６８】
図６において、可動集電バー１０３−１の下にガラス層１３１が設けられている。なお、ガラスに替えて何らかの硬く透明な素材を用いるようにしてもよい。
【００６９】
そして、ガラス層の下に透明導電膜１３２が設けられている。透明導電膜１３２は、例えば、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチシモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）などの素材により構成される。
【００７０】
透明導電膜１３２の下には、作用極としての酸化チタン層１４１が設けられている。なお、酸化チタンに替えて酸化亜鉛を用いるようにしても構わない。
【００７１】
また、図中の最下部には、対極基板１３３が設けられている。対極基板１３３は、チタン、アルミニウムなどの素材により構成される。
【００７２】
そして、対極基板１３３の上には対極としてのカーボン層１４２が設けられている。なお、カーボンに替えて白金（ＰＴ）を用いるようにしても構わない。
【００７３】
酸化チタン層１４１とカーボン層１４２との間には、電解液１４４が充填される。また、透明導電膜１３２に接触する形態で、紙面の奥行方向に長い固定集電バー１０４−１乃至固定集電バー１０４−３が設けられている。なお、ここでは、簡単のため、固定集電バー１０４−４は省略されている。固定集電バー１０４は、銀、銅などの金属により構成される。
【００７４】
また、固定集電バー１０４−１乃至固定集電バー１０４−３は、その先端部が、ガラスフリット、樹脂などにより構成されるカバー１０４−１ａ乃至カバー１０４−３ａにより覆われている。
【００７５】
固定集電バー１０４−１乃至固定集電バー１０４−３には、それぞれコンタクトポイント１２１−１乃至コンタクトポイント１２１−３が接続されている。コンタクトポイント１２１−１乃至コンタクトポイント１２１−３は、例えば、銀、銅などの金属により構成され、透明導電膜１３２とガラス層１３１を貫通してセルの受光面に露出するように設けられている。
【００７６】
なお、図６では、コンタクトポイント１２１−１乃至コンタクトポイント１２１−３のみが示されているが、固定集電バー１０４−１乃至固定集電バー１０４−３には、紙面の奥行方向に複数のコンタクトポイントが接続されている。
【００７７】
図５を参照して上述したように、コンタクトポイントのそれぞれは、固定集電バー１０４の所定の位置に設けられており、コンタクトポイント１２１−１乃至コンタクトポイント１２１−３は、それらの一部である。従って、固定集電バー１０４上の所定の位置には、コンタクトポイントが存在するが、別の位置ではコンタクトポイントが存在しない。図５に示される光電変換装置１００を図６とは異なった位置で切った場合の断面図は、例えば、図７に示されるようになる。図７に示される断面図においては、コンタクトポイントが示されていない。
【００７８】
図６に戻って、可動集電バー１０３−１には、ローラー部１１１−１とローラー部１１１−２が設けられている。同図に示されるように、集電バー１０２−１と集電バー１０２−２は、それぞれ内部が空洞とされており、ローラー部１１１−１とローラー部１１１−２が挿入されるようになされている。そして、ローラー部１１１−１とローラー部１１１−２は、それぞれ集電バー１０２−１と集電バー１０２−２の内部に挿入された状態で紙面の奥行方向に移動できるように構成されている。これにより、可動集電バー１０３−１も紙面の奥行方向に移動できるようになされている。
【００７９】
また、可動集電バー１０３−１には、コンタクトポイント１２１−１乃至コンタクトポイント１２１−３と接触させるための突起部１１２−１乃至突起部１１２−３が設けられている。突起部１１２−１乃至突起部１１２−３は、それぞれ可動集電バーと同じ素材で構成される。
【００８０】
可動集電バー１０３−１を移動させる場合、一旦、集電バー１０２−１と集電バー１０２−２が、図中上方向に移動する。すなわち、集電バー１０２−１および集電バー１０２−２が、ローラー部１１１−１およびローラー部１１１−２と係合した状態で上方向に移動することで、可動集電バー１０３−１を図中上方向に引き上げるようになされている。
【００８１】
そして、突起部１１２−１乃至突起部１１２−３が、例えば、それぞれコンタクトポイント１２１−１乃至コンタクトポイント１２１−３と接触可能な位置に移動したとき、集電バー１０２−１と集電バー１０２−２が、図中下方向に移動する。
【００８２】
これにより、突起部１１２−１乃至突起部１１２−３が、例えば、それぞれコンタクトポイント１２１−１乃至コンタクトポイント１２１−３と接触し、固定集電バー１０４−１乃至固定集電バー１０４−３を流れる電子が可動集電バー１０３−１に導かれる。また、このとき、ローラー部１１１−１およびローラー部１１１−２が、それぞれ集電バー１０２−１と集電バー１０２−２の内部の接触部１０２−１ａおよび接触部１０２−２ａと接触し、可動集電バー１０３−１に導かれた電子は、集電バー１０２−１と集電バー１０２−２に導かれ、最終的には、バー１０１−２の負極に至るようになされている。
【００８３】
図６の例では、可動集電バー１０３−１を例として説明したが、各可動集電バー１０３は、同様に構成されている。
【００８４】
図５を参照して上述したように、光量測定部１１０は、例えば、測定された光量に対応する制御信号を出力するようになされている。集電バー１０２−１、集電バー１０２−２、および各可動集電バー１０３は、光量測定部１１０から出力された制御信号に基づいて動作するようになされている。
【００８５】
なお、各可動集電バー１０３を移動させるために、ローラー部１１１−１およびローラー部１１１−２に駆動機構が設けられるようにしてもよいし、集電バー１０２−１と集電バー１０２−２の内部に駆動機構が設けられるようにしてもよい。
【００８６】
光量測定部１１０は、例えば、測定された光量が予め設定された閾値を下回った場合、セルの受光面に露出する可動集電バー１０３の数を減少させるための制御信号を出力するようになされている。これにより、上述したように、集電バー１０２−１と集電バー１０２−２が移動し、可動集電バー１０３が移動する。
【００８７】
図８は、可動集電バー１０３が移動した後の光電変換装置１００の外観の例を示す図である。
【００８８】
図８の例では、可動集電バー１０３−１が、図中水平左方向に移動して集電バー１０２−１の内部に挿入され、可動集電バー１０３−５が、図中水平右方向に移動して集電バー１０２−２の内部に挿入されている。すなわち、図８の状態では、図５に示される状態において５本あった可動集電バー１０３のうちの２本がセルの受光面の外部に移動しており、受光面に露出していない。なお、１０２−１の内部、または集電バー１０２−２の内部に挿入された可動集電バー１０３は、突起部とコンタクトポイントが接触しないようになされている。すなわち、セルの受光面に露出していない可動集電バー１０３は、電子の取り出し路の一部とはならないのである。
【００８９】
これにより、受光面全体に占める、ガラス層１３１および透明導電膜１３２を介して、酸化チタン層１４１に光が入射する面積の割合（開口率）が増加する。すなわち、図８に示される状態になると、図５に示される状態においては、可動集電バー１０３−５と可動集電バー１０３−１の影になっていた酸化チタン層１４１に光が入射するようになるので開口率が増加するのである。
【００９０】
また、図８の例では、図５の場合と比較して、可動集電バー１０３−２と可動集電バー１０３−３との間隔、および可動集電バー１０３−３と可動集電バー１０３−４との間隔が広くなっている。
【００９１】
すなわち、光量測定部１１０からセルの受光面に露出する可動集電バー１０３の数を減少させるための制御信号が出力された場合、上記の移動に加えて可動集電バー１０３−２が、図中水平左方向に移動し、可動集電バー１０３−４が、図中水平右方向に移動するようになされている。一方、可動集電バー１０３−３は、移動していない。
【００９２】
これにより、可動集電バー１０３同士の間隔も調整される。すなわち、可動集電バー１０３−１と可動集電バー１０３−５が受光面の外部に移動したことにより、セルの受光面の図中左右端部から最寄の可動集電バー１０３までの水平方向の距離も変化する。従って、図３を参照して上述したように、可動集電バー１０３同士の間隔の最適値も変化するのである。
【００９３】
このように、光電変換装置１００は、セルが受光する光量に応じて、受光面に露出する可動集電バー１０３の本数が５本から３本に変化するのである。これにより、可動集電バー１０３の本数がそのとき受光した光量に対応する最適値に近づけられる。また、このとき、光電変換装置１００において、可動集電バー１０３同士の間隔も変化するのである。これにより、可動集電バー１０３同士の間隔がそのときの可動集電バーの本数に対応する最適値に近づけられる。
【００９４】
従って、本発明によれば、光電変換装置におけるより効率的な発電が可能となる。
【００９５】
ここでは、セルが受光する光量が下回った場合、受光面に露出する可動集電バー１０３の本数が５本から３本に変化する例について説明したが、セルが受光する光量が上回った場合、可動集電バー１０３の本数が３本から５本に変化する。
【００９６】
また、ここでは、受光面に露出する可動集電バー１０３の本数が３本または５本の場合の例について説明したが、より多様に変化するようにしてもよい。
【００９７】
例えば、光量測定部１１０により測定された光量を複数の段階に区分し、それぞれ段階に応じた制御信号が出力されるようにする。そして、制御信号に応じて受光面に露出する可動集電バー１０３の本数が、例えば、３本、４本、５本、６本、７本、・・・のように変化するようにしてもよい。
【００９８】
なお、可動集電バー１０３の本数が、奇数（例えば、５本）から奇数（例えば、３本）に変化する場合、受光面の中央に配置された可動集電バー（例えば、可動集電バー１０３−３）は移動しないが、奇数（例えば、５本）から偶数（例えば、４本）に変化する場合、受光面の中央に配置された可動集電バー（例えば、可動集電バー１０３−３）も移動することになる。
【００９９】
すなわち、光電変換装置１００の集電配線のレイアウトを前提として予め、図３と図４を参照して上述したように、可動集電バー１０３の本数の最適値と、それらの本数における可動集電バー１０３同士の間隔の最適値を求めておけばよい。そして、セルが受光する光量に応じて各可動集電バー１０３を移動させるようにすればよい。
【０１００】
ここで、図９のフローチャートを参照して、本発明の光電変換装置１００による変換効率最適化処理の例について説明する。
【０１０１】
ステップＳ２１において、光量測定部１１０は、受光した光量が閾値を超えて変化したか否かを判定し、閾値を超えて変化したと判定されるまで待機する。
【０１０２】
ステップＳ２１において、光量が閾値を超えて変化したと判定された場合、処理は、ステップＳ２２に進む。
【０１０３】
ステップＳ２２において、光量測定部１１０は、受光した光量のレベルを特定する。ここで、光量のレベルは、例えば、次のようにして特定される。例えば、光量が第１の閾値未満の場合はレベル１、光量が第１の閾値以上第２の閾値未満の場合はレベル２、光量が第２の閾値以上第３の閾値未満の場合はレベル３、・・・のように特定される。
【０１０４】
ステップＳ２３において、光量測定部１１０は、ステップＳ２２で特定されたレベルに対応する制御信号を出力する。
【０１０５】
ステップＳ２４において、ステップＳ２３の処理で出力された制御信号に対応して可動集電バー１０３が移動させられる。
【０１０６】
例えば、レベル３に対応する制御信号が出力された場合、受光面に可動集電バー１０３が５本露出するように移動させられ、レベル２に対応する制御信号が出力された場合、受光面に可動集電バー１０３が３本露出するように移動させられる。なお、この際、上述したように、可動集電バー１０３同士の間隔も最適値となるように移動させられる。
【０１０７】
ステップＳ２４の処理の後、処理は、ステップＳ２１に戻る。
【０１０８】
このようにして、変換効率最適化処理が実行される。このようにすることで、光電変換装置１００において常に効率的な発電を行うことができる。
【０１０９】
ところで、光電変換装置１００は、図６を参照して上述した構成と異なる構成を採用することも可能である。
【０１１０】
例えば、光電変換装置１００を図１０に示されるように構成することも可能である。図１０は、図５に示される光電変換装置１００の断面図の別の例を示す図である。なお、図１０は、図６と同様に、図５に示される光電変換装置１００を図中の垂直方向（Ｙ軸方向）に、可動集電バー１０３−１と平行な線で切った場合の断面図を表している。同図に示されている上側の面がセルの受光面となる。
【０１１１】
図１０において、図６と対応する部分には同一の符号が付されている。図１０の構成は、いわゆる埋め込み配線型と称される構成であり、図６の場合と異なり、ガラス層１３１の内部に固定集電バー１０４−１乃至固定集電バー１０４−３が埋め込まれている。それ以外の構成は、図６の場合と同様なので詳細な説明は省略する。
【０１１２】
あるいはまた、図１０に替えて、図１１に示される構成が採用されるようにしてもよい。図１１は、図５に示される光電変換装置１００の断面図のさらに別の例を示す図である。なお、図１１は、図６と同様に、図５に示される光電変換装置１００を図中の垂直方向（Ｙ軸方向）に、可動集電バー１０３−１と平行な線で切った場合の断面図を表している。同図に示されている上側の面がセルの受光面となる。
【０１１３】
図１１において、図６と対応する部分には同一の符号が付されている。図１１の構成も、いわゆる埋め込み配線型と称される構成であるが、図１０の場合と異なり、固定集電バー１０４−１乃至固定集電バー１０４−３の図中下側に透明導電膜１３２が設けられている。それ以外の構成は、図６の場合と同様なので詳細な説明は省略する。
【０１１４】
なお、本明細書において上述した一連の処理は、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１１５】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００  光電変換装置，  １０１−１，１０１−２  バー，  １０２−１，１０２−２  集電バー，  １０３  可動集電バー  １０４  固定集電バー，１１０  光量測定部，  １１１−１，１１１−２  ローラー部，  １１２−１乃至１１２−３  突起部，  １２１−１乃至１２１−３  コンタクトポイント，  １３１  ガラス層，  １３２  透明導電膜，  １４１  酸化チタン層
【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】
2012113941.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012113941.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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