(57)【要約】      （修正有）【課題】分光した波長帯に応じて、光電変換素子において光電変換効率が良い波長帯に変換することにより光電変換効率を向上させた太陽電池を提供する。【解決手段】太陽電池１０ａにおいて、太陽光ＬＳ（入射光）を第１波長帯Ｌ３，Ｌ４及び２波長帯Ｌ２に分光させる分光素子１２ａと、分光素子１２ａにより分光された第２波長帯Ｌ２の光を第１波長帯Ｌ１の光に変換する波長変換素子１４ａと、第１波長帯Ｌ１の光を光電変換する光電変換素子２０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を第１波長帯及び第２波長帯に分光する分光素子と、
前記分光素子により分光した第２波長帯を第１波長帯に変換する波長変換素子と、
前記第１波長帯の光を光電変換する光電変換素子と、を備える太陽電池。
【請求項２】
前記分光素子は、回折格子であり、
前記波長変換素子は、前記第２波長帯に含まれる複数の波長帯毎に複数種類の波長変換素子で構成されている請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記分光素子と前記光電変換素子との間の光路に沿ってミラーを配置し、
前記ミラーの表面に前記波長変換素子を形成した請求項１又は２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記分光素子は、前記第１波長帯又は前記第２波長帯のいずれか一方の光を透過させ、他方の光を所定方向に反射させる第１波長選択フィルタであり、
前記波長変換素子は、前記第２波長帯の光の光路上に配置されている請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第１波長選択フィルタにより反射された前記他方の光を前記光電変換素子に向けて反射させる反射膜を配置した請求項４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１波長選択フィルタと前記反射膜とを平行に配置し、前記波長変換素子と前記入射光の入射面とを平行に配置し、前記第１波長選択フィルタと前記反射膜と前記波長変換素子と前記入射面とが平行四辺形状の透光性ブロックを形成している請求項５に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記波長変換素子の入光面側に、前記第１波長帯の光を前記波長変換素子側に反射させる第２波長選択フィルタを配置した請求項１、２、４、５、６のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記第１波長選択フィルタが、複数並列して配置され、
前記第１波長選択フィルタのそれぞれに対して入射光を集光させるレンズアレイを配置した請求項４〜７のいずれか１項に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光のエネルギーを電力に変換する際の光電変換効率を向上させた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に太陽電池では、シリコンや化合物半導体等の励起物質に、太陽光を直接照射して励起を起こさせ、電気エネルギーを発生させている。しかし、シリコンや半導体等の励起物質の禁止帯幅（電荷を分離させて励起を起こすために必要なエネルギーに相当する）は一定であるので、その禁止帯幅よりも大きいエネルギーの光を照射したとき、余分なエネルギーは熱として消費される。そのため、太陽電池の励起物質に大きいエネルギーの光を照射しても、電気エネルギーに変換される光エネルギーは略一定となり、変換効率を上げることができない。
【０００３】
例えば、太陽電池に用いられる励起物質の一例である単結晶シリコンの禁止帯幅は約１．１ｅＶであり、光の波長では約１０００ｎｍに相当する。この禁止帯幅よりも大きいエネルギーを有する１００００ｎｍ以下の波長帯の光を照射した場合には、熱消費によるエネルギー損失が大きくなる。太陽光の波長は、３００〜２０００ｎｍの範囲に幅広く分布している。また、光の強度は、５５０ｎｍ付近で最大を示している。このような太陽光のうち、特にエネルギーが大きな短波長の光（３００〜９００ｎｍ）を効率よく電気エネルギーに変換すると共に、長波長の光も併せて電気エネルギーに変換することは、重要な課題である。
【０００４】
特許文献１〜５には、光電変換素子での光電変換効率の低い短波長の光を吸収して、光電変換効率の高い長波長の光を発光する波長変換素子（蛍光体）を、光電変換素子の入射側に配置した太陽電池の構成が開示されている。
【０００５】
また、特許文献６には、フレネルレンズを用いて光電変換素子の集光面に集光して、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が開示されている。特許文献６に記載されている太陽電池では、散乱光の入射により光電変換効率が低下することを防止するために、散乱光を垂直光に偏向させるプリズムシート（偏向板）を、フレネルレンズの入射側に配置した構成が示されている。
【０００６】
また、特許文献７には、光電変換素子の受光面側に複数の集電グリッドを備える太陽電池において、集電グリッドによるシャドー損失を低減させて、光電変換効率を向上させる構成が開示されている。特許文献７に記載されている太陽電池では、集電グリッドの更に入射側に、所定の間隔を空けて回折部材を配置することによって、集電グリッドに向かって入射した光を回折により偏向させて、光電変換素子に入射させるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−２００５７６号公報
【特許文献２】特開平７−１４２７５２号公報
【特許文献３】特開平１０−２６１８１１号公報
【特許文献４】特開平１１−２２０１４７号公報
【特許文献５】特開平１１−３４５９９３号公報
【特許文献６】特開２００７−７３７７４号公報
【特許文献７】特開２０１１−１６５７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜５に記載されている太陽電池では、光電変換素子の入射側の全面に波長変換素子を配置していることから、光電変換効率が高い波長の光も、この波長変換素子で吸収され、減衰してしまう。
【０００９】
また、特許文献６〜７に記載されている太陽電池では、光電変換効率が悪い波長の光の利用効率が悪いという不具合を生じていた。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑み、光電変換効率を更に向上させた太陽電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る太陽電池は、入射光を第１波長帯及び第２波長帯に分光する分光素子と、前記分光素子により分光した第２波長帯を第１波長帯に変換する波長変換素子と、前記第１波長帯の光を光電変換する光電変換素子とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、分光した波長帯に応じて、光電変換素子において光電変換効率が良い波長帯に変換することができる。よって、広い波長帯域を有する入射光を有効に利用して、光電変換効率を向上させることができる。
【００１３】
また、他の発明は、前記分光素子は、回折格子であり、前記波長変換素子を、前記第２波長帯に含まれる複数の波長帯毎に複数種類の波長変換素子で構成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、簡単な構成で分光を行うことができる。
【００１５】
また、他の発明によれば、前記分光素子と前記光電変換素子との間の光路に沿ってミラーを配置し、前記ミラーの表面に前記波長変換素子を形成したことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、簡単な構成で、分光した光に対する波長の変換を行うことができる。
【００１７】
また、他の発明によれば、前記分光素子は、前記第１波長帯又は前記第２波長帯のいずれか一方の光を透過させると共に、他方の光を所定方向に反射させる第１波長選択フィルタであり、前記波長変換素子を、前記第２波長帯の光の光路上に配置したことを特徴とする。
【００１８】
本発明は、入射光を波長帯に応じて分光し、光電変換素子において光電変換効率が低い波長帯については波長変換素子を配置して光電変換効率が良好な波長帯に変換し、光電変換素子において光電変換効率が良好な波長帯についてはそのまま光電変換素子に対して出射する。よって、広い波長帯域を有する入射光を有効に利用して、光電変換効率を向上することができる。
【００１９】
また、他の発明によれば、前記第１波長選択フィルタにより反射された前記他方の光を前記光電変換素子に向けて反射させる反射膜を配置したことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、分光素子をコンパクトに纏めることができる。
【００２１】
また、他の発明によれば、前記第１波長選択フィルタと前記反射膜とを平行に配置し、前記波長変換素子と前記入射光の入射面とを平行に配置し、前記第１波長選択フィルタと前記反射膜と前記波長変換素子と前記入射面とが平行四辺形状の透光性ブロックを形成していることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、分光素子と波長変換素子をコンパクトに纏めることができる。
【００２３】
また、他の発明によれば、前記波長変換素子の入光面側に、前記第１波長帯の光を前記波長変換素子側に反射させる第２波長選択フィルタを配置したことを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、光電変換素子から反射してきた光を再度光電変換素子に向けて出射することで、光電変換効率を向上させることができる。
【００２５】
また、他の発明によれば、前記第１波長選択フィルタを複数並列して配置し、前記第１波長選択フィルタのそれぞれに対して入射光を集光させるレンズアレイを配置したとを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、入射光を効率良く光電変換素子に対して出射することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る太陽電池は、入射光を波長帯に応じて分光し、その分光した波長帯に応じて、光電変換素子において光電変換効率が良い波長帯に変換する。従って、広い波長帯域を有する入射光を有効に利用して、光電変換効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】アモルファスシリコン型の光電変換素子における光電変換効率の波長依存性の一例を示す図である。
【図２】分光素子として回折格子を用いた、波長変換素子付きの太陽電池の構成を示す図である。
【図３】分光素子として回折格子を用い、波長帯に応じて複数の波長変換素子を配置した太陽電池の構成を示す図である。
【図４】分光素子として回折格子を用い、分光した波長帯の光を平行光にするレンズを備えた、波長変換素子付きの太陽電池の構成を示す図である。
【図５】分光素子として回折格子を用い、分光素子と光電変換素子との間の光路に沿って配置したミラー上に波長変換素子を形成した太陽電池の構成を示す図である。
【図６】分光素子として波長分光変換モジュールを用いた太陽電池の構成を示す図である。
【図７】分光素子として回折格子を用い、波長帯に応じて複数の波長変換素子を配置し、光電変換素子において反射した波長帯Ｌ１を再び光電変換素子に戻す第２波長選択フィルタを配置した太陽電池の構成を示す図である。
【図８】分光素子として波長分光変換モジュールを用い、光電変換素子において反射した波長帯Ｌ１を再び光電変換素子に戻す第２波長選択フィルタを配置した太陽電池の構成を示す図である。
【図９】斜めの入射光に対応するために偏向板を配置した太陽電池の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
先ず、図１に、アモルファスシリコン型の光電変換素子における光電変換効率の波長依存性の一例を示す。
【００３０】
図１に示すように、太陽光のエネルギー分布は広い波長帯に亙っている。これに対し、アモルファスシリコン型の光電変換素子が光電変換を行う波長帯は、狭い範囲である。従って、光電変換素子は、太陽光の一部分しか吸収しておらず、光電変換効率は低いものとなってしまう。
【００３１】
そこで、本発明では、光電変換素子において吸収されない波長帯の光を有効利用するために、先ず回折格子等の分光素子を用いて太陽光を分光することとした。そして、分光した波長帯のうち、光電変換効率が低い波長帯の光を波長変換素子により変換して、光電変換素子において吸収可能な波長帯の光にする。以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３２】
図２は、分光素子として回折格子を用いた、波長変換素子付きの太陽電池の構成を示す図である。図２に示す太陽電池１０ａでは、回折格子を用いた分光素子１２ａを用いて、太陽光ＬＳ（入射光）を所定の回折角毎に分光させる。そして、光電変換素子２０において光電変換効率が低い波長帯Ｌ２（第２波長帯）と、所定の光電変換効率が得られる波長帯Ｌ３、Ｌ４（第１波長帯）を得る。分光した波長帯のうち、光電変換素子２０において光電変換効率が低い波長帯Ｌ２は、波長変換素子１４ａを用いて所定の光電変換効率が得られる波長帯Ｌ１の光に変換する。
【００３３】
このように、太陽光ＬＳを回折格子を用いた分光素子１２ａで分光して、より光電変換効率が良好な波長帯Ｌ１へ変換してから光電変換素子２０に入光させることで、太陽電池１０ａの光電変換効率を向上させることができる。
【００３４】
従来のように、光電変換素子の入光面の全面に波長変換素子を配置した場合には、波長変換する必要のない波長帯の光も波長変換素子を通過することになって、その過程で吸収または散乱による損失が生じていた。本発明では、光電変換効率が低い特定の波長帯Ｌ２以外は、波長変換素子１４ａに入射しないように構成している。従って、吸収または散乱による損失を抑制することができる。なお、回折角は入射角に依存して変わるため、入射角は一定であることが好ましい。従って、太陽電池１０ａの向きを、太陽光の入射方向に追従させるための、太陽光追従用の駆動機構を備えることもできる。
【００３５】
光電変換素子２０として、単結晶シリコン型やアモルファスシリコン型等の素子を用いることができる。また、分光素子１２ａとして回折格子を用いる他、やプリズム等の素子を用いることができる。また、波長変換素子１４ａとして、蛍光体等を用いることができる。例えば、青色から黄色に波長を変換する素子として、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体）を用いることができる。また、緑色から赤色に波長を変換する素子として、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（赤色カズン蛍光体）を用いることができる。また、短い波長の光を吸収して長い波長の光を発光するストークス型の波長変換素子として、ＺｎＳ等を用いることができる。また、長い波長の光を吸収して短い波長の光を発光するアンチストークス型の波長変換素子として、ＹｂＥｒ、ＹｂＴｍ等を用いることができる。
【実施例２】
【００３６】
図３は、分光素子として回折格子を用い、波長帯に応じて複数の波長変換素子を配置した太陽電池の構成を示す図である。図３に示す太陽電池１０ｂでは、回折格子を用いた分光素子１２ａを用いて、太陽光ＬＳを所定の回折角毎に分光させる。そして、光電変換素子２０において光電変換効率が低い波長帯Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４（第２波長帯）の光を得る。分光した波長帯Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に対して、それぞれの波長帯に適した波長変換素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃを用いて、より高い光電変換効率が得られる波長帯Ｌ１（第１波長帯）の光に変換する。
【００３７】
このように、太陽光ＬＳを回折格子を用いた分光素子１２ａで分光して、光電変換素子２０の量子効率に優れる、光電変換効率が良好な波長帯Ｌ１へ変換してから光電変換素子２０に入光させることで、太陽電池１０ｂの光電変換効率を向上させることができる。分光素子１２ａを用いて波長毎に分光することによって、複数の波長帯Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に適した波長変換素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃを選択して配置することができる。
【実施例３】
【００３８】
図４は、分光素子として回折格子を用い、分光した波長帯の光を平行光にするレンズを備えた、波長変換素子付きの太陽電池の構成を示す図である。図４に示す太陽電池１０ｃでは、回折格子を用いた分光素子１２ａを用いて太陽光ＬＳを所定の回折角毎に分光させる。そして、光電変換素子２０において光電変換効率が低い波長帯Ｌ２（第２波長帯）と、所定の光電変換効率が得られる波長帯Ｌ３、Ｌ４（第１波長帯）の光を得る。その後、レンズ１６を用いて広がって進行する波長帯Ｌ２、Ｌ４及び波長帯Ｌ３の光を平行光に集約する。そして、分光した波長帯のうち、光電変換素子２０において光電変換効率が低い波長帯Ｌ２は、波長変換素子１４ａを用いて所定の光電変換効率が得られる波長帯Ｌ１の光に変換する。
【００３９】
このように、太陽光ＬＳを回折格子を用いた分光素子１２ａで分光し、平行光に集約してから光電変換素子２０に入光させることで、光電変換素子２０を小型化することができる。また、レンズ１６を用いて波長帯Ｌ２及び波長帯Ｌ４の光を平行光にする代わりに、所定の大きさに集光させることもできる。レンズ１６を用いて波長帯Ｌ２及び波長帯Ｌ４の光を集光させることで、更に光電変換素子２０を小型化することができる。
【実施例４】
【００４０】
図５は、分光素子として回折格子を用い、分光素子と光電変換素子との間の光路に沿って対向配置した一対のミラーの一方の上に波長変換素子を形成した太陽電池の構成を示す図である。図５に示す太陽電池１０ｄでは、回折格子を用いた分光素子１２ａを用いて太陽光ＬＳを所定の回折角毎に分光させる。そして、光電変換素子２０において光電変換効率が低い波長帯Ｌ２（第２波長帯）と、所定の光電変換効率が得られる波長帯Ｌ３、Ｌ４（第１波長帯）の光を得る。分光した波長帯のうち、所定の角度で回折した波長帯の光を、光路に沿って配置したミラー２２ａ、２２ｂで反射させる。光電変換素子２０において光電変換効率が低い波長帯Ｌ２は、ミラー２２ａ上に形成した波長変換素子１４ａを用いて所定の光電変換効率が得られる波長帯Ｌ１の光に変換する。
【００４１】
このように、太陽光ＬＳを回折格子を用いた分光素子１２ａで分光し、より光電変換効率が良好な波長帯Ｌ１へ変換してから光電変換素子２０に入光させることで、太陽電池１０ｄの光電変換効率を向上させることができる。また、図４に示したように、集光用のレンズ１６を配置すると太陽電池１０ｃが大型になってしまうような場合には、互いに対向配置させた回折格子と光電変換素子２０との光路間にミラー２２ａ、２２ｂを配置し、ミラー２２ａの表面の一部に波長変換素子１４ａを配置することで、太陽電池１０ｄの小型化と軽量化を実現することができる。
【００４２】
なお、図５に示す実施例では、ミラー２２ａ上に１種類の波長変換素子１４ａを配置している例を示しているが、光の回折角に応じてミラー２２ａ上に複数種類の波長変換素子を配置することができる。また、対向する側のミラー２２ｂに、他の種類の波長変換素子を配置することもできる。
【実施例５】
【００４３】
図６は、分光素子として波長分光変換モジュールを用いた太陽電池の構成を示す図である。図６に示す太陽電池１０ｅでは、分光素子１２ｂを用いて太陽光ＬＳを、波長帯Ｌ１及び波長帯Ｌ２に分光させている。分光素子１２ｂには、太陽光ＬＳをそれぞれの第１波長選択フィルタ２８に向けて集光させるレンズアレイ２４と、レンズアレイ２４によって集光した光のうち波長帯Ｌ１を透過させると共に波長帯Ｌ２を反射させて分光を行う第１波長選択フィルタ２８と、第１波長選択フィルタ２８が反射させた波長帯Ｌ２を波長変換素子１４ａに向けて反射させる反射膜３０とを備えている。
【００４４】
波長変換素子１４ａは、波長帯Ｌ２の光を波長帯Ｌ１の光に変換する。このように、太陽光ＬＳを第１波長選択フィルタ２８を用いた分光素子１２ｂで波長帯Ｌ１及び波長帯Ｌ２に分光し、波長帯Ｌ２の光を、より光電変換効率が良好な波長帯Ｌ１へ変換してから光電変換素子２０に入光させることで、回折格子を用いずに、太陽電池１０ｅの光電変換効率を向上させることができる。
【００４５】
第１波長選択フィルタ２８として、誘電体多層膜から構成されるダイクロイックフィルタを用いることができる。第１波長選択フィルタ２８は、太陽光ＬＳの光軸（光電変換素子２０の法線方向）に対して傾けて配置され、例えば太陽光ＬＳに含まれる量子効率が劣る短波長光（波長帯Ｌ２）の光を反射させると共に、量子効率に優れた長波長光（第１波長帯）の光を透過させる。
【００４６】
反射膜３０は、第１波長選択フィルタ２８に対向して配置され、第１波長選択フィルタ２８で反射された短波長光（波長帯Ｌ２）の光を波長変換素子１４ａに向けて反射する。波長変換素子１４ａは、波長帯Ｌ２の光を入射して波長帯Ｌ１の光に変換して、光電変換素子２０に入光させる。また、第１波長選択フィルタ２８を透過した波長帯Ｌ１の光も、光電変換素子２０に入光させる。
【００４７】
また、図６に示すように、第１波長選択フィルタ２８と反射膜３０とを平行に配置し、波長変換素子１４ａと太陽光ＬＳ（入射光）の入射面とを平行に配置してある。そして、第１波長選択フィルタ２８と反射膜３０と波長変換素子１４ａと入射面とが平行四辺形状の透光性ブロックになるように、一体化して形成してある。更に、複数の平行四辺形状の透光性ブロックを、アレー状に一体化してある。
【００４８】
なお、波長帯Ｌ１を透過して波長帯Ｌ２を反射する第１波長選択フィルタ２８とは逆に、波長帯Ｌ２を透過して波長帯Ｌ１を反射する波長選択フィルタを用いることもできる。その場合には、波長帯Ｌ２の透過光は波長変換素子１４ａを通過させて波長帯Ｌ１の光に変換してから光電変換素子２０に入光させる。また、波長選択フィルタが反射した波長帯Ｌ１は、反射膜３０で反射させて、直接光電変換素子２０に入光させる。また、太陽光のような平行光を第１波長選択フィルタ２８に入射させる場合には、複数のリニアレンズからなるレンズアレイ２４は、基本的に１枚とすることもできる。
【実施例６】
【００４９】
図７は、分光素子として回折格子を用い、波長帯に応じて複数の波長変換素子を配置し、光電変換素子において反射して戻ってきた光を再び光電変換素子に戻す第２波長選択フィルタを配置した太陽電池の構成を示す図である。図７に示す太陽電池１０ｆでは、回折格子を用いた分光素子１２ａにより太陽光ＬＳを所定の回折角毎に分光させる。そして、光電変換素子２０における光電変換効率が低い波長帯Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４（第２波長帯）の光を得る。分光した波長帯Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に対して、それぞれの波長帯に適した波長変換素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃを用いて、より高い光電変換効率が得られる波長帯Ｌ１（第１波長帯）の光に変換する。
【００５０】
更に、太陽電池１０ｆでは、分光素子１２ａと波長変換素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃとの間に、第２波長選択フィルタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃを配置して、一旦光電変換素子２０に到達した光が光電変換素子２０において反射して戻ってきた場合に、波長帯Ｌ１の光を再び光電変換素子２０に向けて反射させている。この第２波長選択フィルタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、分光素子１２ａにより分光した光を透過させるとともに、波長変換素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって波長変換された波長帯Ｌ１を反射させる素子であり、ダイクロイックフィルタ等を用いることができる。
【００５１】
図７に示す太陽電池１０ｆの構成を用いることにより、光電変換素子２０で電力に変換されずに反射して戻ってきた光を、再度、光電変換素子２０（波長変換素子１４ａ側）に入射させて、光電変換効率を向上させることができる。
【実施例７】
【００５２】
図８は、分光素子として波長分光変換モジュールを用い、光電変換素子において反射して戻ってきた波長帯Ｌ１を再び光電変換素子に戻す第２波長選択フィルタを配置した太陽電池の構成を示す図である。図８に示す太陽電池１０ｇでは、分光素子１２ｂを用いて太陽光ＬＳを、波長帯Ｌ１及び波長帯Ｌ２に分光させる。分光素子１２ｂには、太陽光ＬＳをそれぞれの第１波長選択フィルタ２８に向けて集光させるレンズアレイ２４と、レンズアレイ２４によって集光した光のうち波長帯Ｌ１を透過させると共に波長帯Ｌ２を反射させて分光を行う第１波長選択フィルタ２８と、第１波長選択フィルタ２８が反射させた波長帯Ｌ２を波長変換素子１４ａに向けて反射させる反射膜３０とを備えている。
【００５３】
波長変換素子１４ａは、波長帯Ｌ２の光を波長帯Ｌ１の光に変換する。このように、太陽光ＬＳを第１波長選択フィルタ２８を用いた分光素子１２ｂで波長帯Ｌ１及び波長帯Ｌ２に分光し、波長帯Ｌ２の光を、より光電変換効率が良好な波長帯Ｌ１へ変換してから光電変換素子２０に入光させている。第１波長選択フィルタ２８として、誘電体多層膜から構成されるダイクロイックフィルタを用いることができる。
【００５４】
反射膜３０は、第１波長選択フィルタ２８に対して対向して配置され、第１波長選択フィルタ２８で反射された短波長光（波長帯Ｌ２）の光を波長変換素子１４ａに向けて反射する。波長変換素子１４ａは、波長帯Ｌ２の光を入射して波長帯Ｌ１の光に変換して、光電変換素子２０に入光させる。また、第１波長選択フィルタ２８を透過した波長帯Ｌ１の光も、光電変換素子２０に入光させる。
【００５５】
更に、太陽電池１０ｇでは、分光素子１２ｂと波長変換素子１４ａとの間に、第２波長選択フィルタ３２を配置して、一旦光電変換素子２０に到達した光が光電変換素子２０において反射して戻ってきた場合に、波長帯Ｌ１の光を再び光電変換素子２０（波長変換素子１４ａ側）に向けて反射させている。この第２波長選択フィルタ３２は、分光素子１２ｂにより分光した光を透過させるとともに、波長変換素子１４ａによって波長変換された波長帯Ｌ１を反射させる素子であり、ダイクロイックフィルタを用いることができる。
【００５６】
図８に示す太陽電池１０ｇの構成を用いることにより、光電変換素子２０で電力に変換されずに反射してしまった光を、再度、光電変換素子２０に入射させて、光電変換効率を向上させることができる。なお、実施例５と同様に、波長帯Ｌ１を透過して波長帯Ｌ２を反射する第１波長選択フィルタ２８とは逆に、波長帯Ｌ２を透過して波長帯Ｌ１を反射する波長選択フィルタを用いることもできる。
【実施例８】
【００５７】
図９は、斜めの入射光に対応するために拡散板を配置した太陽電池の構成を示す図である。図９に示す太陽電池１０ｈでは、斜めの太陽光ＬＳ（入射光）を、分光素子１２ａに対して垂直に近づけるように偏向（分光素子１２ａに対して垂直に入射する成分が生じるように拡散）させる拡散板３４を配置してある。そして、回折格子を用いた分光素子１２ａにより太陽光ＬＳを所定の回折角毎に分光させる。そして、光電変換素子２０において光電変換効率が低い波長帯Ｌ２（第２波長帯）と、所定の光電変換効率が得られる波長帯Ｌ３、Ｌ４（第１波長帯）の光を得る。分光した波長帯のうち、光電変換素子２０において光電変換効率が低い波長帯Ｌ２は、波長変換素子１４ａを用いて所定の光電変換効率が得られる波長帯Ｌ１の光に変換してから、光電変換素子２０に入光させる。拡散板３４は、入射した光を全方位に略均一に拡散させることができるので、該拡散板３４を配置することにより、太陽の位置によらずに回折格子（分光素子１２ａ）に入射する光の状態（分布）を一定に近づけることができる。これにより、太陽光追従用の駆動機構を備えることなく、安定した回折（ひていは、安定した変換効率または変換効率の向上）が達成できる。なお、拡散板３４と回折格子（分光素子１２ａ）の間に、該拡散板３４により拡散した光を、例えば平行光に近づけるように集光するレンズを配置してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ…太陽電池
１２ａ、１２ｂ…分光素子
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…波長変換素子
１６…レンズ
２０…光電変換素子
２２ａ、２２ｂ…ミラー
２４…レンズアレイ
２６…波長分光変換モジュール
２８…第１波長選択フィルタ
３０…反射膜
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…第２波長選択フィルタ
３４…拡散板
【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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