(57)【要約】【課題】波長変換層に含まれる無機蛍光体に波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を充分に吸収し、かつ、波長変換層における波長４００ｎｍよりも長波長の光の透過率が高く、発電効率に優れる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明の太陽電池モジュール１００は、太陽電池素子１０と、太陽電池素子１０の一方の面１０ａの一部を覆う波長変換層２０と、太陽電池素子１０の一方の面１０ａのうち波長変換層２０で覆われる領域以外の領域を覆う透明層３０と、を備え、波長変換層２０は、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を吸収し、波長４００ｎｍよりも長波長の光を発光し、かつ少なくとも波長５００ｎｍ〜１２００ｎｍの光を吸収せず、透明層３０は、少なくとも波長３２０ｎｍ〜１２００ｎｍの光を透過する。【選択図】図１
2016207896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池素子と、前記太陽電池素子の一方の面の一部を覆う波長変換層と、前記太陽電池素子の一方の面のうち前記波長変換層で覆われる領域以外の領域を覆う透明層と、を備え、
前記波長変換層は、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を吸収し、波長４００ｎｍよりも長波長の光を発光し、かつ少なくとも波長５００ｎｍ〜１２００ｎｍの光を吸収せず、
前記透明層は、少なくとも波長３２０ｎｍ〜１２００ｎｍの光を透過する太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池素子の一方の面に対して法線方向を前記波長変換層の厚さ方向、前記太陽電池素子の一方の面に対して平行方向を前記波長変換層の幅方向とし、前記波長変換層の厚さをＰｈ、前記波長変換層の最短の幅をＰｗとした場合、前記厚さＰｈは前記幅Ｐｗより大きい請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記厚さＰｈと前記幅Ｐｗが２×Ｐｗ＜Ｐｈの関係を満たす請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記透明層の幅をＲｗとした場合、前記厚さＰｈと前記幅ＰｗがＰｈ＝Ｒｗ×Ａの関係を満たす場合、Ａ＞０．５６である請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記透明層の幅をＲｗとした場合、前記厚さＰｈと前記幅ＰｗがＰｈ＝Ｒｗ×Ａの関係を満たす場合、Ａ＜１．５である請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記太陽電池素子の一方の面または他方の面のうち少なくとも一方に、線状に延在するメイングリッドと、前記メイングリッドから枝分かれして線状に延在するサブグリッドとを含む電極部が設けられ、
前記波長変換層は、前記太陽電池素子の厚さ方向において、前記電極部と重なるように設けられた請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記波長変換層は、前記太陽電池素子の厚さ方向において、前記太陽電池素子の縁部と重なるように設けられた請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記太陽電池素子の一方の面における前記波長変換層によって覆われる面積は、前記太陽電池素子の一方の面における前記透明層によって覆われる面積よりも小さい請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記太陽電池素子の一方の面における前記透明層によって覆われる面積は、前記太陽電池素子の一方の面における有効受光面の面積と等しいか、または、大きい請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記透明層は、少なくとも波長４００ｎｍ〜１２００ｎｍの光の透過率が８０％以上である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記波長変換層の最短の幅をＰｗ、前記波長変換層に含まれる蛍光体の平均粒子径をＲとした場合、３．０×Ｒ＞Ｐｗである請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記波長変換層における前記透明層側の面に波長選択膜が設けられた請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記波長選択膜は、波長４００ｎｍ以下の光および前記波長変換層に含まれる無機蛍光体の励起波長帯域の光を透過し、それ以外の波長帯域の光を反射する請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記太陽電池素子の一方の面と平行方向における前記波長変換層の形状は、グリッド状である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記太陽電池素子の一方の面と平行方向における前記波長変換層の形状は、ストライプ状である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１６】
前記太陽電池素子の一方の面と平行方向における前記波長変換層の形状は、三角形状である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１７】
前記太陽電池素子の一方の面と平行方向における前記波長変換層の形状は、六角形状である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１８】
前記太陽電池素子の一方の面の法線方向における前記波長変換層の形状は、円柱状である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１９】
太陽光追跡システムを備えた請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池素子（結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）系太陽電池素子、ＧａＡｓ系太陽電池素子、ＣＩＧＳ系太陽電池素子、ＩｎＧａＰ系太陽電池素子）の変換効率は、短波長側で大きく低下する。特に、波長４００ｎｍ以下の近紫外領域の光は、ほとんど発電に寄与しない。また、太陽電池モジュールに耐候性の低い材料が用いられている場合、波長４００ｎｍ以下の近紫外領域の光は発電に貢献しないばかりでなく、材料の劣化を引き起こす。そこで、太陽電池素子と、太陽電池素子の一方の面を覆う波長変換層とを備え、波長変換層において、近紫外領域から青色領域の光を、可視領域から赤外領域の光へ波長変換する波長変換方式の太陽電池モジュールが考案されている。
【０００３】
波長変換層としては、太陽電池素子の表面に、バインダーに無機蛍光体を分散してなる組成物を塗布してなるものや、太陽電池素子の表面に、無機蛍光体の表面に塗布した接着材料で、無機蛍光体を塗布してなるものが挙げられる。太陽光が波長変換層に入射すると、蛍光体とバインダー（接着材料）との屈折率差に起因して、光の散乱が生じる。蛍光体の屈折率が高く、蛍光体の粒子径が大きく、波長変換層の厚さが大きい程、光の散乱の程度は大きくなる。そのため、本来、太陽光発電に大きく寄与する波長の光（可視領域から赤外領域の光）が波長変換層で散乱（反射）され、波長変換層における可視領域から赤外領域の光の透過率が低下する。その結果、太陽電池素子に入射する光の量が減少する。
【０００４】
波長変換層において、可視領域から赤外領域の光の透過率が低下することを防止するための方法としては、例えば、粒子径が１００ｎｍ以下の無機蛍光体を、太陽電池素子の表面に積層し、可視領域から赤外領域の光の透過率を高くする方法が知られている（例えば、非特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「波長変換用蛍光体材料−白色ＬＥＤ・太陽電池への応用を中心として−」、山元明、磯部徹彦、第４章、ｐ．１７３〜１８９
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，１５９（３）Ｊ７２−Ｊ７６（２０１２）
【非特許文献３】Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２０１４，３０，１４６５−１４７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１〜３の方法には、以下のよう課題がある。
（１）無機蛍光体の量子効率が低い。
（２）無機蛍光体の光吸収係数が小さいため、無機蛍光体に紫外光を充分に吸収させるためには、波長変換層の厚さを大きくする必要がある。
（３）無機蛍光体のナノ粒子による光の散乱または屈折率の増加に起因して、波長変換層における可視領域から赤外領域の光の透過率が低下する。
ところで、太陽光には、直接光（直達光）と散乱光がある。また、波長変換層に含まれる無機蛍光体に吸収させたい紫外光は、散乱光が多く、直接光が少ない。一方、波長変換層を透過させたい可視領域から赤外領域の光は、散乱光が少なく、直接光が多い。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、波長変換層を備えた太陽電池モジュールであって、波長変換層に含まれる無機蛍光体に波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を充分に吸収し、かつ、波長変換層における波長４００ｎｍよりも長波長の光の透過率が高く、発電効率に優れる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールは、太陽電池素子と、前記太陽電池素子の一方の面の一部を覆う波長変換層と、前記太陽電池素子の一方の面のうち前記波長変換層で覆われる領域以外の領域を覆う透明層と、を備え、前記波長変換層は、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を吸収し、波長４００ｎｍよりも長波長の光を発光し、かつ少なくとも波長５００ｎｍ〜１２００ｎｍの光を吸収せず、前記透明層は、少なくとも波長３２０ｎｍ〜１２００ｎｍの光を透過することを特徴とする。
【０００９】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子の一方の面に対して法線方向を前記波長変換層の厚さ方向、前記太陽電池素子の一方の面に対して平行方向を前記波長変換層の幅方向とし、前記波長変換層の厚さをＰｈ、前記波長変換層の最短の幅をＰｗとした場合、前記厚さＰｈは前記幅Ｐｗより大きいことが好ましい。
【００１０】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記厚さＰｈと前記幅Ｐｗが２×Ｐｗ＜Ｐｈの関係を満たすことが好ましい。
【００１１】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記透明層の幅をＲｗとした場合、前記厚さＰｈと前記幅ＰｗがＰｈ＝Ｒｗ×Ａの関係を満たす場合、Ａ＞０．５６であることが好ましい。
【００１２】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記透明層の幅をＲｗとした場合、前記厚さＰｈと前記幅ＰｗがＰｈ＝Ｒｗ×Ａの関係を満たす場合、Ａ＜１．５であることが好ましい。
【００１３】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子の一方の面または他方の面のうち少なくとも一方に、線状に延在するメイングリッドと、前記メイングリッドから枝分かれして線状に延在するサブグリッドとを含む電極部が設けられ、前記波長変換層は、前記太陽電池素子の厚さ方向において、前記電極部と重なるように設けられたことが好ましい。
【００１４】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記波長変換層は、前記太陽電池素子の厚さ方向において、前記太陽電池素子の縁部と重なるように設けられたことが好ましい。
【００１５】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子の一方の面における前記波長変換層によって覆われる面積は、前記太陽電池素子の一方の面における前記透明層によって覆われる面積よりも小さいことが好ましい。
【００１６】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子の一方の面における前記透明層によって覆われる面積は、前記太陽電池素子の一方の面における有効受光面の面積と等しいか、または、大きいことが好ましい。
【００１７】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記透明層は、少なくとも波長４００ｎｍ〜１２００ｎｍの光の透過率が８０％以上であることが好ましい。
【００１８】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記波長変換層の最短の幅をＰｗ、前記波長変換層に含まれる蛍光体の平均粒子径をＲとした場合、３．０×Ｒ＞Ｐｗであることが好ましい。
【００１９】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記波長変換層における前記透明層側の面に波長選択膜が設けられたことが好ましい。
【００２０】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記波長選択膜は、波長４００ｎｍ以下の光および前記波長変換層に含まれる無機蛍光体の励起波長帯域の光を透過し、それ以外の波長帯域の光を反射することが好ましい。
【００２１】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子の一方の面と平行方向における前記波長変換層の形状は、グリッド状であることが好ましい。
【００２２】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子の一方の面と平行方向における前記波長変換層の形状は、ストライプ状であることが好ましい。
【００２３】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子の一方の面と平行方向における前記波長変換層の形状は、三角形状であることが好ましい。
【００２４】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子の一方の面と平行方向における前記波長変換層の形状は、六角形状であることが好ましい。
【００２５】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子の一方の面の法線方向における前記波長変換層の形状は、円柱状であることが好ましい。
【００２６】
本発明の１つの態様の太陽電池モジュールにおいて、太陽光追跡システムを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、波長変換層に含まれる無機蛍光体に波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を充分に吸収し、かつ、波長変換層における波長４００ｎｍよりも長波長の光の透過率が高く、発電効率に優れる太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態である太陽電池モジュールの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である太陽電池モジュールの概略構成を示す平面図である。
【図３】一般的な太陽電池素子の光−電力変換効率の波長依存性を示す図である。
【図４】一般的な太陽電池モジュールの表面構造と非発電エリア（非光吸収エリア）を示す平面図である。
【図５】波長変換層に対する太陽光の入射の様子を示す模式図である。
【図６】波長変換層に対する太陽光の入射の様子を示す模式図である。
【図７】ｓｉｎθｉ＝１．５×Ｂ／（Ｂ２＋Ａ２）１／２で表わされる透明層への光の入射角θｉとＡとの関係を示す（Ｂ＝１）グラフである。
【図８】本発明の一実施形態である太陽電池モジュールの概略構成を示す断面図である。
【図９】無機蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５： Ｃｅ３＋, Ｔｂ３＋の吸収スペクトルと発光スペクトルを示す図である。
【図１０】無機蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５： Ｃｅ３＋, Ｔｂ３＋を沈降塗布法により薄膜形成した薄膜試料に対して、蛍光体の吸収のない波長に対する全光線反射率と蛍光体層の膜厚との関係を示す図である。
【図１１】本発明の太陽電池モジュールにおいて、波長変換層の形状の他の例を示す平面図である。
【図１２】本発明の太陽電池モジュールにおいて、波長変換層の形状の他の例を示す平面図である。
【図１３】本発明の太陽電池モジュールにおいて、波長変換層の形状の他の例を示す平面図である。
【図１４】本発明の太陽電池モジュールにおいて、波長変換層の形状の他の例を示す断面図である。
【図１５】波長変換層に対する太陽光の入射の様子を示す模式図である。
【図１６】本発明の太陽電池モジュールの使用方法を示す模式図である。
【図１７】本発明の太陽電池モジュールの使用方法を示す模式図である。
【図１８】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第１の例を示す概略断面図である。
【図１９】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第１の例を示す概略断面図である。
【図２０】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第１の例を示す概略断面図である。
【図２１】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第１の例を示す概略断面図である。
【図２２】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第１の例を示す概略断面図である。
【図２３】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第２の例を示す概略断面図である。
【図２４】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第２の例を示す概略断面図である。
【図２５】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第２の例を示す概略断面図である。
【図２６】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第２の例を示す概略断面図である。
【図２７】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第２の例を示す概略断面図である。
【図２８】実施例で得られたＹ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋蛍光体の光学スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の太陽電池モジュールの実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
【００３０】
［太陽電池モジュール］
図１は、本発明の一実施形態である太陽電池モジュールの概略構成を示す断面図である。図２は、本発明の第１実施形態である太陽電池モジュールの概略構成を示す平面図である。
図１に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１００は、太陽電池素子１０と、太陽電池素子１０の一方の面（光入射面）１０ａの一部を覆う波長変換層２０と、太陽電池素子１０の一方の面１０ａのうち波長変換層２０で覆われる領域以外の領域を覆う透明層３０と、波長変換層２０および透明層３０が設けられた基材４０と、を備える波長変換方式の太陽電池モジュールである。
本実施形態では、図２に示すように、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに沿う波長変換層２０の形状は、太陽電池素子１０の電極部１１とほぼ同形状をなしている。
【００３１】
波長変換層２０および透明層３０は、基材４０の一方の面（上面）４０ａに厚さが同一となるように設けられている。すなわち、波長変換層２０の光入射面（上面）２０ａと、透明層３０の光入射面（上面）３０ａとは、同一面をなしている。また、波長変換層２０および透明層３０は、基材４０を介して、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに配置されている。
波長変換層２０および透明層３０と、基材４０とが波長変換基板（波長変換フィルム）５０を形成している。
波長変換層２０の光入射面２０ａおよび透明層３０の光入射面３０ａは、波長変換基板５０の光入射面（上面）５０ａと同一面である。
【００３２】
ここで、図３に、一般的な太陽電池素子（ｃ−Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＣＩＧＳ、ＩｎＧａＰ）の光−電力変換効率の波長依存性を示す。これらの太陽電池素子は、紫外領域の光に対する変換効率が低いのは上述の通りであるが、それ以外に、長波長の光に対して変換効率が高くなり、ある閾値を超えると、変換効率が０になる。最も一般的な結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）系太陽電池では、波長４００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲の光のみ発電に寄与する。
したがって、波長変換層２０もこれらを鑑みて特性を規定する。
【００３３】
波長変換層２０は、無機蛍光体２１を含む層であり、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光（紫外領域の光）を吸収し、波長４００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲の光（可視領域から赤外領域の光）を発光する。
また、少なくとも波長５００ｎｍ〜１２００ｎｍの光（可視領域から赤外領域の光）に対して吸収がない。
波長変換層２０が、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を吸収し、波長４００ｎｍよりも長波長の光を発光することにより、太陽光に含まれる波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光の光が太陽電池素子１０に入射するのを抑制することができるため、結果として、太陽電池素子１０を構成する耐候性の低い材料が波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光によって劣化することを防止できる。また、波長変換層２０が、太陽電池素子１０における発電に寄与しない波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を、太陽電池素子１０における発電に寄与する波長４００ｎｍよりも長波長の光に変換するため、結果として、太陽電池モジュール１００の発電効率が高くなる。
【００３４】
透明層３０は、光透過性の有機材料からなる層であり、少なくとも波長３２０ｎｍ〜１２００ｎｍの光を透過する。
また、透明層３０は、少なくとも波長４００ｎｍ〜１２００ｎｍの光の透過率が８０％以上であることが好ましい。このようにすれば、十分な透明性が得られる。
また、透明層３０は、少なくとも波長３２０ｎｍ〜４００ｎｍの光の平均透過率が５０％以上であることが好ましい。平均透過率とは波長３２０ｎｍ〜４００ｎｍの各波長の透過率の平均値と定義する。
ここで、光の透過率とは、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１「プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第１部：シングルビーム法」に規定される全光線透過率のことである。
【００３５】
ここで、図４を参照して、一般的な太陽電池モジュールの表面構造と非発電エリア（非光吸収エリア）について説明する。図４は、結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）太陽電池素子の一例を示す模式図である。 
この例の結晶シリコン太陽電池素子２００における非発電エリア（非光吸収エリア）としては、メイングリッド２１０、サブグリッド２２０、縁部２３０、コーナー部２４０が挙げられる。
【００３６】
メイングリッド２１０は、隣接する太陽電池素子同士をインターコネクタ（半田被覆した導線）で半田接続するための電極である。メイングリッド２１０は、バスバー電極、接続用電極と呼ばれる場合もある。複数の太陽電池素子２００を、インターコネクタを用いて半田接続するため、メイングリッド２１０の線幅はインターコネクタの線幅に対応している。メイングリッド２１０の線幅は、設計事項であるが、一般的に０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。メイングリッド２１０の本数も、設計事項であるが、例えば、縦１５ｃｍ×横１５ｃｍの太陽電池モジュール２００に対して、一般的に２〜４本のメイングリッド２１０が設けられる。メイングリッド２１０の本数を増やす程、または、メイングリッド２１０の断面積（線幅）を増やす程、太陽電池素子２００の抵抗率が下がる。一方、メイングリッド２１０の本数を増やす程、または、メイングリッド２１０の断面積（線幅）を増やす程、太陽電池素子２００における発電に寄与する表面積が小さくなるので（電極の被覆率が増えるので）、電流値が下がる。それらを考慮して、最適なメイングリッド２１０の幅や本数が設計される。
【００３７】
サブグリッド２２０は、光照射により発生したフォトキャリア（電子や正孔）を捕獲するための電極である。サブグリッド２２０は、フィンガー電極、集電用電極と呼ばれる場合もある。サブグリッド２２０は、メイングリッド２１０に直交するように設けられる。サブグリッド２２０の本数を増やす（ピッチを増やす）程、または、サブグリッド２２０の断面積（線幅）を増やす程、太陽電池素子２００の抵抗率が下がる。一方、サブグリッド２２０の本数を増やす（ピッチを増やす）程、または、サブグリッド２２０の断面積（線幅）を増やす程、太陽電池素子２００における発電に寄与する表面積が小さくなるので（電極の被覆率が増えるので）、電流値が下がる。それらを考慮して、最適なサブグリッド２２０の幅や本数（ピッチ幅）が設計される。
サブグリッド２２０のピッチ幅は、フォトキャリア（電子や正孔）の拡散長（再結合して失活するまでの移動距離）を考慮して設計されるため、 材料系や結晶性（太陽電池素子の品質）により異なるが、一般的に、サブグリッド２２０の線幅は５０μｍ〜１００μｍ程度、ピッチ幅は５００μｍ〜１０００μｍ程度である。
【００３８】
縁部２３０は、結晶欠陥が多く効率が極端に低いため、反射防止膜が被膜されておらず、ほとんど発電に寄与していない。
単結晶をインゴットから切り出す工程上、太陽電池素子２００は四隅が切り落とされたような八角形となるのが一般的であり、四隅のコーナー部２４０は欠けたような形状となる。これは、単結晶の製造工程上生じるものであり、多結晶シリコンの場合は、太陽電池素子の形状は四角である。
【００３９】
以下に述べるように、波長変換層２０は、上述の太陽電池素子２００の非発電エリア（非光吸収エリア）である、メイングリッド２１０、サブグリッド２２０、縁部２３０、コーナー部２４０に重なるように設けられることが好ましい。
【００４０】
太陽電池素子１０の一方の面１０ａには、線状に延在するメイングリッドと、メイングリッドから枝分かれして線状に延在するサブグリッドとを含む電極部１１が設けられている。
図１に示すように、波長変換層２０は、太陽電池素子１０の厚さ方向（太陽電池モジュール１００の厚さ方向）において、電極部１１と重なるように設けられていることが好ましい。すなわち、太陽電池モジュール１００を平面視した（太陽電池素子１０の一方の面１０ａ側から見た）場合、波長変換層２０と、太陽電池素子１０の電極部１１とが重なっていることが好ましい。
【００４１】
このように波長変換層２０を配置すれば、透明層３０を透過した可視領域から赤外領域の光が、太陽電池素子１０に入射するのを、電極部１１によって遮られることがないため、結果として、太陽電池モジュール１００の発電効率が高くなる。
また、後述するが、波長変換層２０を設けることにより、波長変換層２０の光入射面（上面）２０ａで拡散反射する光が生じる。この光は太陽電池素子１０には入射されないため、波長変換層２０を設けることによって損失した光である。しかし、上述のように波長変換層２０を配置すれば、波長変換層２０の光入射面（上面）２０ａで拡散反射する光は、波長変換層２０を設けない場合に、電極部１１で反射して、太陽電池素子１０に入射しない光に等しい。したがって、実質的に、波長変換層２０を設けることによって生じる光の損失がなくなる。
【００４２】
さらに、波長変換層２０は、太陽電池素子１０の厚さ方向（太陽電池モジュール１００の厚さ方向）において、太陽電池素子１０の縁部（図２に示す、コーナー部１０ｂ、外縁部１０ｃ）と重なるように設けられていることが好ましい。
なぜならば、太陽電池素子１０の縁部１０ｃは、結晶欠陥が多く、効率が極端に低いため、反射防止膜が被膜されておらず、ほとんど発電に寄与していない。したがって、太陽電池素子１０の縁部１０ｃの上部に重なるように波長変換層２０を設ける場合、波長変換層２０の光入射面（上面）２０ａで拡散反射する光は、波長変換層２０を設けない場合でも発電にほとんど寄与しない太陽電池素子１０の縁部１０ｃに入射する光であるから、実質的に波長変換層２０を設けることによって生じる光の損失がなくなる。
【００４３】
一般的に、地球上の空気中には、窒素・酸素等の空気分子や大気エアロゾル粒子（大気中に浮遊する固体または液体の微粒子）が含まれている。一部の太陽光はこれらの浮遊微粒子に衝突し散乱される。これを太陽の散乱光と定義する。また、残りの太陽光はこれらの浮遊微粒子に衝突せず、散乱されずに太陽から直線的に地上に到達する。これを太陽の直接光と定義する。太陽光が空気によって散乱される場合、一般的に短波長の光ほど強く散乱される傾向がある。
したがって、太陽光のうち、紫外領域から青色領域の短波長の光は、散乱光として地上に到達する割合が多く、可視領域から赤外領域の長波長の光は、直接光として地上に到達する割合が多い。
【００４４】
図５を用いて、望ましい波長変換層２０の形状を述べる。
図５において、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに対して法線方向を波長変換層２０の厚さ方向、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに対して平行方向を波長変換層２０の幅方向とする。また、波長変換層２０の厚さをＰｈ、波長変換層２０の最短の幅をＰｗとした場合、厚さＰｈは幅Ｐｗより大きい、すなわち、Ｐｈ＞Ｐｗであるならば、波長変換基板５０を、太陽電池素子１０の一方の面１０ａ（波長変換層２０の光入射面２０ａ、透明層３０の光入射面３０ａ）の法線方向（波長変換層２０の厚さ方向）から見ると、波長変換層２０は、太陽電池素子１０の一方の面１０ａの一部を覆っている。一方、波長変換基板５０を、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに対して斜めに見ると、図５に示す角度（波長変換基板５０を見る角度）θｉが大きくなる程、波長変換層２０の側面２０ｂが見える割合が増える。つまり、波長変換基板５０に対する光の入射角度θｉが大きくなる程、波長変換基板５０に入射する光が波長変換層２０の側面２０ｂに当たる割合が多くなる。したがって、太陽光スペクトルのうち、短波長の光の方が、散乱光の割合が多く、入射角θｉが大きいため、短波長の光程、波長変換層２０の側面２０ｂに当る（吸収される）割合が多くなる。
【００４５】
また、波長変換層２０の厚さをＰｈ、透明層３０の幅（波長変換層２０のピッチ）をＲｗとした場合、波長変換層２０の厚さＰｈと透明層３０の幅Ｒｗにも好ましい比がある。
その理由を以下に説明する。
図６に示すように、波長変換層２０の厚さをＰｈ、波長変換層２０の最短の幅をＰｗ、透明層３０の幅をＲｗとする。このとき、透明層３０の幅Ｒｗは、隣り合う波長変換層２０間の最短距離と定義する。
また、透明層３０が対向して配置されていない複数の波長変換層２０に囲まれて存在する場合には、透明層３０の幅Ｒｗは、透明層３０の重心を通り、隣り合う波長変換層２０間を結んだ距離の最短距離とする。
【００４６】
ここで、図６を用いて、透明層３０への光の入射角と、波長変換層２０の側面２０ｂに入射する光の割合の関係を説明する。
光が透明層３０へ入射角をθｉ、透明層３０で屈折した後の屈折角をθｐとする。また、空気の屈折率ｎ１を１．０、透明層３０の屈折率ｎ２を１．５とする。透明層３０の材料に関しては後述するが、主に透明樹脂が用いられ、その一般的な屈折率はｎ２＝１．５程度である。
波長変換層２０の厚さＰｈと透明層３０の幅Ｒｗとのアスペクト比を「Ｐｈ＝Ｒｗ×Ａ」とする。（波長変換層２０の厚さＰｈが、透明層３０の幅ＲｗのＡ倍であるとする。）
入射角θｉの光の何％（Ｂ％）の光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射されるかを、図６に示す「光が波長変換層２０から距離「ＲＷ×Ｂ；（０≦Ｂ≦１）」の位置に入射した場合」の幾何学の計算結果を示すグラフにより導出する。
図６に示すように、光が波長変換層２０から距離「ＲＷ×Ｂ；（０≦Ｂ≦１）」の位置に、入射角θi、屈折角θｐで入射し、その光が波長変換層２０の最下部に到達するとすると、Ｒｗ、Ａ、Ｂは下記式（１）を満たす。
但し、θｐは、下記式（１）を満たす。
【００４７】
【数１】
2016207896.tif 000003
【００４８】
さらに、下記式（２）で表わされるスネルの法則より、
【００４９】
【数２】
2016207896.tif 000004
【００５０】
上記式（１）と上記式（２）から、透明層３０への光の入射角θｉと、ＡおよびＢとの関係は、下記式（３）で表わされる。
【００５１】
【数３】
2016207896.tif 000005
【００５２】
上記式（３）に、ｎ１＝１．０、ｎ２＝１．５を代入すると、透明層３０への光の入射角θｉと、ＡおよびＢとの関係は、下記式（４）で表わされる。
【００５３】
【数４】
2016207896.tif 000006
【００５４】
上記式（４）で表わされる関係は、波長変換層２０の厚さＰｈが透明層３０の幅ＲｗのＡ倍とした場合、透明層３０への光の入射角θｉ以上の光のみが、波長変換層２０の側面２０ｂに入射することを示す。
このとき、Ｂ＝１で式（４）を満たせば、入射角θｉの光の１００％が波長変換層２０の側面２０ｂに照射されることを表す。また、Ｂ＝０．５で式（４）を満たせば、入射角θｉの光の５０％が波長変換層２０の側面２０ｂに照射されることを表す。また、Ｂ＝０．１で式（４）を満たせば、入射角θｉの光の１０％が波長変換層２０の側面２０ｂに照射されることを表す。
Ｂ＝１（全ての光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射される場合）、Ｂ＝０．５（全ての光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射される場合）、Ｂ＝０．１（全ての光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射される場合）の場合の上記式（４）で表わされる透明層３０への光の入射角θｉとＡとの関係を図７に示す。
図７より、Ａ＜０．１１の場合、入射角θｉ＝９０°の入射光が波長変換層２０の側面２０ｂに入射する割合は１０％以下と非常に低い。
Ａ＝０．５６の場合、入射角θｉ＝９０°の入射光が波長変換層２０の側面２０ｂに入射する割合は約５０％である。
Ａ＝１．１２の場合、入射角θｉ＝９０°の入射光が波長変換層２０の側面２０ｂに入射する割合は約１００％である。
また、同じＡでも、入射角θｉが小さくなるほど、入射光が波長変換層２０の側面２０ｂに入射する割合は小さくなる。
【００５５】
上述の通り、波長変換層２０の側面２０ｂに入射させたい短波長の光（紫外領域の光）の多くは、散乱光として地上に到達するため、比較的、入射角度が大きいものの、「Ａ＝０．１１」であると、入射角θｉ＝９０°の光の波長変換層２０の側面２０ｂに入射する割合は約１０％である。入射角θｉ＝０°〜９０°の全方位の光の波長変換層２０の側面２０ｂに入射する割合は数％である。つまり、「Ａ＝０．１１」であると、ほとんどの光は波長変換層２０の側面２０ｂに入射することなく、透明層３０をそのまま通過する。
「Ａ＝０．５６」であると、入射角θｉ＝９０°の光の波長変換層２０の側面２０ｂに入射する割合は約５０％である。入射角θｉ＝０°〜９０°の全方位の光の波長変換層２０の側面２０ｂに入射する割合は数１０％である。つまり、「Ａ＝０．５６」程度の波長変換層２０の厚さＰｈがあってはじめて、全方位の光の数１０％が波長変換層２０の側面２０ｂに入射することができる。
以上を鑑みると、少なくとも「Ａ＞０．５６」であることが好ましく、「Ａ＞１．１２」であることがさらに好ましい。
【００５６】
また、図８に一般的な電極部（サブグリッド）の線幅とピッチ幅を示す。
一般的に、電極部１１の線幅は５０μｍ〜１００μｍ、電極部１１のピッチ幅ｄは５００μｍ〜１０００μｍ程度である。ここで、波長変換層２０の厚さＰｈと透明層３０の幅Ｒｗが、Ｐｈ＝Ｒｗ×Ａの関係を満たし、Ａ＝０．５６とする。
Ｐｗ＝１００μｍ、Ｒｗ＝４００μｍとした場合、 Ｐｈ＝４００μｍ×０．５６＝２２４μｍ；Ｐｗ＝１００μｍ、Ｒｗ＝９００μｍとした場合、 Ｐｈ＝９００μｍ×０．５６＝５０４μｍ；Ｐｗ＝５０μｍ、Ｒｗ＝４００μｍとした場合、 Ｐｈ＝４００μｍ×０．５６＝２２４μｍ；Ｐｗ＝５０μｍ、Ｒｗ＝９００μｍとした場合、 Ｐｈ＝９００μｍ×０．５６＝５０４μｍである。
したがって、波長変換層２０の厚さＰｈと波長変換層２０の最短の幅をＰｗは、２×Ｐｗ＜Ｐｈの関係を満たすことが好ましい。 
【００５７】
また、波長変換層２０の最短の幅Ｐｗと透明層３０の幅Ｒｗの比にも好ましい値がある。波長変換基板５０を、太陽電池素子１０の一方の面１０ａ（波長変換層２０の光入射面２０ａ、透明層３０の光入射面３０ａ）の法線方向から見た場合、太陽電池素子１０の一方の面１０ａにおける波長変換層２０によって覆われる面積は、太陽電池素子１０の一方の面１０ａにおける透明層３０によって覆われる面積よりも小さい程、透明層３０を透過する可視領域から赤外領域の光の量が多くなり、結果として、太陽電池モジュール１００の発電効率が高くなる。
つまり、波長変換層２０の光入射面２０ａに入射した光は、波長変換層２０の光入射面２０ａ上で反射され、太陽電池素子１０に光が入射されない。一方、透明層３０の光入射面３０ａに入射した光は、直接、太陽電池素子１０に入射するか、あるいは、波長変換層２０の側面２０ｂに入射して拡散反射、もしくは、拡散透過し間接的に太陽電池素子１０に入射する。
よって、太陽電池素子１０の一方の面１０ａにおける波長変換層２０によって覆われる面積は、太陽電池素子１０の一方の面１０ａにおける透明層３０によって覆われる面積よりも小さいことが好ましい。
【００５８】
さらに、太陽電池素子１０の一方の面１０ａ（電極が形成されていない太陽電池素子１０の受光面）の面積に対して、電極部１１の面積および太陽電池素子１０の縁部の面積の和の割合を「電極被覆率」と定義する。
太陽電池素子１０の一方の面１０ａにおいて、波長変換層２０と透明層３０の和によって覆われる面積に対する、波長変換層２０によって覆われる面積の割合を「波長変換層被覆率」と定義する。
このとき、「波長変換層被覆率」が「電極被覆率」より小さいことが好ましい。なぜならば、「波長変換層被覆率」が「電極被覆率」より小さく、かつ波長変換層２０を電極部１１または太陽電池素子１０の縁部と重なるように設けることで、波長変換層２０の光入射面２０ａ上で反射された光が、太陽電池素子１０に入射しないという損失が生じなくなるからである。
説明を加えれば、上記のような構成を採用すれば、波長変換層２０の光入射面２０ａ上で反射され、かつ太陽電池素子１０に入射しない光は、波長変換層２０が設けられていなくても、電極部１１にて反射され太陽電池素子１０に入射されない光、または、太陽電池素子１０の縁部に入射して、発電にほとんど寄与しない光と同じであるため、光の損失が生じない。
【００５９】
太陽電池素子１０としては、シリコン系太陽電池素子、化合物系太陽電池素子、量子ドット太陽電池素子、有機系太陽電池素子等の公知の太陽電池素子が用いられる。これらの中でも、化合物半導体を用いた化合物系太陽電池素子は、高効率な発電が可能であることから、太陽電池素子１０として好適である。
化合物系太陽電池素子としては、ＧａＡｓ系太陽電池素子、ＩｎＧａＰ系太陽電池素子、ＩｎＧａＡｓ系太陽電池素子、ＡｌＧａＡｓ系太陽電池素子、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２系太陽電池素子、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２系太陽電池素子、ＣｕＩｎＳ２系太陽電池素子、ＣｄＴｅ系太陽電池素子、ＣｄＳ系太陽電池素子等が挙げられる。
量子ドット太陽電池素子としては、Ｓｉ系太陽電池素子、ＩｎＧａＡｓ系太陽電池素子等が挙げられる。
【００６０】
波長変換層２０は、無機蛍光体２１を含む層であり、無機蛍光体２１と無機蛍光体２１との間（空隙）には、気体が充填されていてもよいし、樹脂やガラス等のバインダーが充填されていてもよい。
無機蛍光体２１としては、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの光（紫外領域の光）を吸収し、波長４００ｎｍよりも長波長の光（可視領域から赤外領域の光）を発光するものが用いられる。
【００６１】
無機蛍光体２１を波長変換層２０に用いる上で重要な特性を図９および図１０に示す。
図９は、無機蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５： Ｃｅ３＋, Ｔｂ３＋の吸収スペクトルを破線、発光スペクトルを実線で示した図である。発光スペクトルの励起波長は３６０ｎｍである。図９より、Ｙ２ＳｉＯ５： Ｃｅ３＋, Ｔｂ３＋は４００ｎｍ以下に吸収帯があるが４００ｎｍ以上の光はほぼ吸収しないことが分かる。
【００６２】
図１０は、無機蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５： Ｃｅ３＋, Ｔｂ３＋を沈降塗布法により薄膜形成した薄膜試料に対して、蛍光体の吸収のない波長に対する全光線反射率（正反射成分と拡散反射成分全てを足し合わせたもの）と蛍光体層の膜厚との関係を示す図である。この場合、波長５５０ｎｍの光に対する全光線反射率を示す。無機蛍光体Ｙ２ＳｉＯ５： Ｃｅ３＋, Ｔｂ３＋の平均粒子径は２０μｍ〜３０μｍ程度である。蛍光体粒子間の空隙には空気が充填されている。このように蛍光体粒子が凝集し、その空隙に空気および低屈折率媒体が充填している薄膜の場合、蛍光体粒子と空隙内の空気および低屈折率媒体との屈折率差（蛍光体粒子の屈折率は一般に大きく１．８〜２．５程度、空気の屈折率は約１、樹脂は１．５程度）に起因して、反射や散乱が生じる。蛍光体粒子が何層も凝集している場合、反射や散乱を繰返し、蛍光体層を透過する光の成分よりも、蛍光体層から反射する光の成分が大きくなる。
【００６３】
図１０では、層厚１００μｍ（蛍光体粒子の粒径が２０μｍとすれば５粒子分＝５粒子層）で８０％以上の光が蛍光体層を透過することができずに、反射される。残りの２０％の光が蛍光体層を透過する。無機蛍光体の積層膜の場合、蛍光体に吸収のない波長帯の光であっても、一般には粒径が光の波長よりも充分に大きく、屈折率が大きいため、反射や散乱により、光が膜を透過できない。この点が、従来の波長変換層として無機蛍光体を用いる場合のデメリットであった。
しかしながら、本発明の構成では、波長変換層２０の光入射面２０ａを極力小さくし（波長変換層２０の最短の幅Ｐｗを小さく）、波長変換層２０の厚さＰｈを大きくすることにより、波長変換層２０の側面２０ｂに入射した光が、蛍光体に吸収されることがなく、必ず反射もしくは透過するため、波長変換層２０の最短の幅Ｐｗによらず、太陽電池素子１０に入射する光を多くすることが可能である。
【００６４】
無機蛍光体２１は、環境耐候性（紫外光による劣化等の安定性）が高く、ストークスシフトが大きく、発光波長に対する自己吸収が小さいことから、本実施形態の太陽電池モジュール１００に好適である。
無機蛍光体２１には、必要に応じて表面改質処理を施してもよい。表面改質処理の方法としては、シランカップリング剤等の化学的処理、サブミクロンオーダーの粒子等の添加による物理的処理、あるいは、これらの化学的処理と物理的処理を併用する処理等が挙げられる。
【００６５】
無機蛍光体２１としては、紫外領域の光を吸収し、可視領域の光および赤外領域の光を発光する蛍光体が用いられることが好ましい。
蛍光体としては、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ４＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、（Ｂａ、Ｓｒ）（Ｍｇ、Ｍｎ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ２、０ Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２ＳｉＯ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、（ＢａＭｇ）Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、（ＳｒＢａ）Ａｌ１２Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、（ＢａＭｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７−Ｓｒ２Ｂ２Ｏ５：Ｅｕ２＋、（ＢａＣａＭｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８−２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋、Ｚｒ２ＳｉＯ４、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２： Ｅｕ２＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＹＡｌＯ３：Ｅｕ３＋、Ｃａ２Ｙ２（ＳｉＯ４）６：Ｅｕ３＋、ＬｉＹ９（ＳｉＯ４）６Ｏ２：Ｅｕ３＋、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋、ＣａＳ：Ｅｕ３＋、Ｇｄ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋、Ｍｇ４ＧｅＯ５．５Ｆ：Ｍｎ４＋、Ｍｇ４ＧｅＯ６：Ｍｎ４＋、Ｋ５Ｅｕ２．５（ＷＯ４）６．２５、Ｎａ５Ｅｕ２．５（ＷＯ４）６．２５、Ｋ５Ｅｕ２．５（ＭｏＯ４）６．２５、Ｎａ５Ｅｕ２．５（ＭｏＯ４）６．２５、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＳｒＳｉＮ２：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＡｌＳｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ２Ｎ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ａｌ２Ｏ２Ｎ６：Ｅｕ２＋、ＳｒＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＳｉＯ５：Ｅｕ２＋、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ２＋等が挙げられる。  
【００６６】
無機蛍光体２１の平均粒子径は、１μｍ〜１００μｍであることが好ましい。無機蛍光体２１の平均粒子径１μｍ未満であると、波長変換層２０の発光効率が低下する場合がある。また、無機蛍光体２１の平均粒子径１μｍ未満であると、十分に励起光を吸収できない可能性がある。また、無機蛍光体２１の平均粒子径１μｍ未満であると、無機蛍光体２１と無機蛍光体２１との間の空隙の平均寸法も小さくなると想定され、空隙の平均寸法が発光主波長より小さくなると、波長変換層２０で散乱が小さくなり、発光波長の拡散反射率（全光線反射率）が低下するおそれがある。
【００６７】
波長変換層２０の屈折率は、特に限定されないが、一般的な無機蛍光体の屈折率である１．８〜２．５である。
【００６８】
波長変換層２０の厚さは、無機蛍光体２１の粒子径によって最適化することができる。一般的に、蛍光体粒子３粒子分（３粒子層）以上あると、太陽光の２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を充分に吸収することができる。上述のように、無機蛍光体２１の平均粒子径を１μｍ〜１００μｍとした場合、波長変換層２０の厚さは、３μｍ〜３００μｍであることが好ましい。波長変換層２０の厚さが３μｍ未満では、太陽光を充分に吸収することができない。
【００６９】
透明層３０を形成する光透過性の有機材料（樹脂組成物）としては、光透過性の樹脂を主成分とし、重合開始剤、カップリング剤、モノマー、有機溶媒等を含むものが用いられる。
光透過性の樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
上記の有機材料は、安定剤、禁止剤、可塑剤、蛍光増白剤、離型剤、連鎖移動剤、他の光重合性単量体等を含んでいてもよい。
また、透明層３０は、空気、窒素ガス、アルゴンガス等の気体から構成されていてもよい。
【００７０】
透明層３０の屈折率は、特に限定されないが、一般的な光透過性の樹脂の屈折率である１．０〜１．９である。
【００７１】
基材４０としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等の樹脂製の基材、ガラス製の基材等が用いられる。
基材４０の全光線透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１「プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第１部：シングルビーム法」の規定で９０％以上が好ましい。基材４０の全光線透過率が９０％以上であると、十分な透明性が得られる。
【００７２】
従来の波長変換方式の太陽電池モジュールのように、太陽電池素子の光入射面の全面に、波長変換層を設けた場合、一般的な無機蛍光体は屈折率が高く、粒径が大きい（１μｍ以上）ため、波長変換層の厚さを大きくすると、本来、透過したい可視領域から赤外領域の光が、波長変換層で拡散・散乱反射する。そのため、波長変換層を透過する可視領域から赤外領域の光の量はごくわずかになる。また、波長変換層に含まれる無機蛍光体が紫外領域の光を吸収して、波長変換し、発光した光は、無機蛍光体に対して吸収がないが、太陽光と同様に波長変換層で拡散・散乱反射するため、波長変換層を透過する量はわずかである。そこで、従来、無機蛍光体をナノ粒子化して、可視領域から赤外領域の光が、波長変換層で拡散・散乱反射することが研究されている。
【００７３】
これに対して、本実施形態の太陽電池モジュール１００によれば、太陽電池素子１０の一方の面（光入射面）１０ａに、その一部を覆う波長変換層２０と、波長変換層２０で覆われる領域以外の領域を覆う透明層３０とを設け、波長変換層２０が、紫外領域の光を吸収し、可視領域から赤外領域の光を発光し、透明層が、可視領域から赤外領域の光を透過させるため、波長変換層２０に含まれる無機蛍光体２１に紫外光が充分に吸収し、かつ、波長変換層２０における可視領域から赤外領域の光の透過率が高くなり、発電効率が向上する。
【００７４】
なお、本実施形態では、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに電極部１１が設けられている場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、太陽電池素子の他方の面（光入射面とは反対側の面）に電極部が設けられていてもよく、あるいは、太陽電池素子の一方の面および他方の面に電極部が設けられていてもよい。
【００７５】
また、本実施形態では、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに沿う波長変換層２０の形状が  太陽電池素子１０表面の電極部１１、縁部に沿うような形状をなしている場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、例えば、図１１に示すように、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに沿う波長変換層２０の形状がストライプ状であってもよく、図１２に示すように、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに沿う波長変換層２０の形状が三角形状であってもよく、図１３に示すように、太陽電池素子１０の一方の面１０ａに沿う波長変換層２０の形状が六角形状であってもよい。また、図１４に示すように、太陽電池素子１０の一方の面１０ａの法線方向における波長変換層２０の形状は、円柱状であってもよい。
【００７６】
また、本発明の太陽電池モジュールは、太陽光追跡システムを備えていてもよい。
太陽光追跡システムとは、太陽光の位置を常時、あるいは、定期的に観測し、太陽電池モジュール１００の向きと角度を調整し、太陽の位置が太陽電池素子１０の一方の面１０ａの法線方向となるように調整するシステムのことである。
太陽電池素子１０に太陽光を効率よく入射させる、太陽電池モジュール１００の角度を考えた場合、紫外光を多く含む散乱光は、入射角が等方的であるため、太陽電池モジュール１００の角度に依らず、太陽電池素子１０に直接入射する光と波長変換層２０の側面２０ｂに入射する光の比がほとんど変わらない。
【００７７】
一方、太陽から太陽電池モジュール１００に直接到達する直接光は、透明層３０に入射し、波長変換層２０の側面２０ｂに当らずに直接太陽電池素子１０に入射することが最も好ましい。なぜならば、透明層３０に入射し、波長変換層２０の側面２０ｂに当った光の大部分は、波長変換層２０の側面２０ｂで拡散反射、または、拡散透過して太陽電池素子１０に入射する。しかしながら、透明層３０に入射し、波長変換層２０の側面２０ｂに当った光の一部は、太陽電池素子１０の反対方向に拡散反射して、太陽電池素子１０に入射しない。また、図１５に示すように、波長変換層２０の側面２０ｂへの光の入射角度をθｐとした場合、θｐが小さい方が、太陽電池素子１０の反対方向に拡散反射する光の割合が小さい。
したがって、太陽光追跡システムにより、直接光の波長変換層２０の側面２０ｂへの入射角度θｐをゼロ、または、最小化することにより、透明層３０に入射した直接光が、太陽電池素子１０に入射する割合を最大化できる。
【００７８】
図１６と図１７を参照して、上述の太陽電池モジュール１００が、図２や図１１に示すストライプ状の波長変換層２０を備えている場合において、「直接光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射する割合」について、説明する。
図１６に、東京（北緯３５°）の太陽高度を示す。
季節毎の太陽の一日の動き（高度と方位）を考慮すると、春分の日と秋分の日には、太陽がＬｉｎｅ２上を移動する。夏至には、太陽がＬｉｎｅ１上を移動する。冬至には、太陽がＬｉｎｅ３上を移動する。
例えば、東京の春分の日、または、秋分の日には、南中した時の太陽高度は５５．０°になる。東京の春分の日の南中した時の太陽に対して、θ＝９０°となるように、つまり太陽電池モジュール１００を水平面に対して約３５°傾けて配置するとする。
このとき、波長変換基板５０の波長変換層２０の形状を図２や図１１に示すストライプ状とし、そのストライプが紙面の法線方向に沿って伸びるように、すなわち、波長変換層２０の光入射面２０ａが紙面の法線方向に沿って伸びるように、太陽電池モジュール１００を配置する。
【００７９】
太陽は一日の間に方位が変動する（東の方位から西の方位へ移動する）。図１６は、紙面の法線方向が東西、横軸が南北を示すように描かれているため、太陽は一日の間に紙面の法線方向に沿って方位が変動する。太陽が一日のうちで方位が変化しても、太陽電池モジュール１００のストライプが紙面の法線方向に沿って伸びるように配置されていれば、東京の春分の日には、太陽電池モジュール１００の波長変換層２０の側面２０ｂに対して平行に直接光が入射される。
【００８０】
さらに、言い換えて、太陽方位、太陽高度の変動と「直接光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射する割合」について説明する。
一般的に、太陽の位置は、方位と高度によって表される。しかし、ここでは波長変換基板５０の光入射面５０ａへの太陽光直接光の入射角だけに注目する。太陽光直接光の入射角を、波長変換基板５０の法線ベクトルと、太陽と、波長変換基板５０の中心と、を結んだ直線とのなす角θｉと定義する（図１７）。θｉを、図１７の紙面の法線方向成分と、図１７の紙面に平行方向成分とに分解できる。入射角θｉのうち、図１７の紙面の法線方向成分をθｖｉ、図１７の紙面に平行方向成分をθｐｉとする。
一日の間に太陽方位、太陽高度が変動すると、太陽光直接光の入射角θｉ、θｖｉ、θｐｉが変動する。太陽電池モジュール１００のストライプが紙面の法線方向に沿って伸びるように配置されている場合、θｖｉが変動しても、「直接光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射する割合」は変動しない。つまり、「直接光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射する割合」はθｐｉのみを考慮すればよい。
【００８１】
図１７にθｐｉを示す。
このように太陽電池モジュール１００を配置することにより、東京の春分の日、または、秋分の日には、一日のうちで、太陽の方位や高度が変動しても、入射角θｐｉは変動することなく、常に０°で一定である。したがって、波長変換層２０の形状をストライプ状とすることにより、直接光が波長変換層２０の側面２０ｂに当たることがない。
一方、夏至や冬至には、一日のうちで、入射角θｐｉは変動するものの、波長変換層２０の形状をストライプ状とすることにより、直接光が波長変換層２０の側面２０ｂに当たる割合を減らすことができる。
夏至の日には、入射角θｐｉは南中時のθｐｉ＝２３．５°を最小角度とし、θｐｉ＝２３．５°〜９０°の間を変動する。冬至の日には、入射角θｐｉは南中時のθｐｉ＝２３．５°を最小角度とし、日没時のθｐｉ＝５５°を最大角度とし、θｐｉ＝２３．５°〜５５°の間を変動する。春分の日から夏至の間、または、夏至から秋分の日の間は、入射角θｐｉは５５°より大きくなる場合があるが、それは、ほぼ日没に近づいた時間帯であり、太陽電池モジュール１００の発電への寄与が少ない時間帯であり、考慮に入れないとすれば、一年を通して、太陽からの直接光の入射角θｐｉは０〜５５°を変動する。入射角θｐｉが最大になるとき、つまり、θｐｉ＝５５°のときに、できるかぎり直接光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射されないことが望ましい。
図７より、入射角θｉ＝５５°とすると、Ａ＝１．５のとき、全ての直接光が波長変換層２０の側面２０ｂに照射される。さらに、Ａ＜１．５、かつＡが小さい程、波長変換層２０の側面２０ｂに照射される直接光の割合は小さくなる。したがって、少なくともＡ＜１．５であることが好ましい。
【００８２】
本実施形態の太陽電池モジュール１００は、波長変換層２０における透明層３０側の面、すなわち、波長変換層２０の側面２０ｂに、波長選択膜が設けられていることが好ましい。また、波長選択膜は、波長４００ｎｍ以下の光および波長変換層２０に含まれる無機蛍光体２１の発光波長帯域の光を透過し、それ以外の波長帯域の光を反射することが好ましい。
波長変換層２０の側面２０ｂに、このような波長選択膜を設けることにより、波長変換層２０が、波長４００ｎｍ以下の光を吸収して、波長４００ｎｍ以上の発光に波長変換した光を太陽電池素子１０に入射することができる。また、波長選択膜で反射した光は、直接、太陽電池素子１０に入射する。その結果、太陽電池モジュール１００の発電効率が高くなる。
波長選択膜としては、例えば、無機蒸着フィルム、有機フィルム、コレステリック液晶フィルム等が用いられる。
【００８３】
［太陽電池モジュールの製造方法］
（１）第１の例
次に、図１８〜図２２を参照して、太陽電池モジュールの製造方法の第１の例を説明する。
先ず、図１８に示すように、基材３１０の一方の面３１０ａに、光透過性の樹脂組成物を塗布し、その樹脂組成物を加熱または自然乾燥して、透明層３２０を形成する。
基材３１０としては、上記の基材４０と同様のものが用いられる。
樹脂組成物としては、上記の透明層３０を形成する光透過性の有機材料（樹脂組成物）と同様のものが用いられる。
【００８４】
次いで、図１９に示すように、透明層３２０の一方の面３２０ａから、透明層３２０の厚さ方向に、例えば、三角形状の切込３２１を形成する。切込３２１の形状は、三角形状に限定されず、矩形（長方形）状であってもよい。
切込３２１の形成方法としては、例えば、ダイシング等が用いられる。
また、切込３２１は、透明層３２０の一方の面３２０ａにおいて、一定のピッチで形成される。
なお、切込３２１を、透明層３２０と基材３１０の界面まで形成しないようにする。
【００８５】
次いで、図２０に示すように、透明層３２０の一方の面３２０ａに、無機蛍光体を含む蛍光体樹脂組成物３３０を塗布することにより、切込３２１内に蛍光体樹脂組成物３３０を充填する。その後、透明層３２０の一方の面３２０ａに残った、余分な蛍光体樹脂組成物３３０を拭き取る。
蛍光体樹脂組成物３３０としては、無機蛍光体と、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂と、有機溶媒とを含むものが用いられる。
【００８６】
次いで、図２１に示すように、蛍光体樹脂組成物３３０を硬化させて、切込３２１内に無機蛍光体を含む波長変換層３４０を形成する。
【００８７】
次いで、図２２に示すように、基材３１０から波長変換層３４０が形成された透明層３２０を剥離して、太陽電池素子４００の光入射面４００ａに、透明層３２０の一方の面３２０ａが対向するように、太陽電池素子４００の光入射面４００ａに、波長変換層３４０が形成された透明層３２０を貼付し、太陽電池モジュール５００を得る。
波長変換層３４０が形成された透明層３２０と、太陽電池素子４００との間に、図示しない、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等の樹脂製やガラス製の基材を設けてもよい。また、波長変換層３４０が形成された透明層３２０と、太陽電池素子４００とを貼り合わせるには、図示しない光透過性の接着剤を用いてもよい。
【００８８】
（２）第２の例
次に、図２３〜図２７を参照して、太陽電池モジュールの製造方法の第２の例を説明する。
先ず、図２３に示すように、ガラス製の基材６１０を用意する。
【００８９】
次いで、図２４に示すように、基材６１０の一方の面６１０ａから、基材６１０の厚さ方向に、例えば、矩形（長方形）状の切込６１１を形成する。切込６１１の形状は、矩形（長方形）状に限定されず、三角形状であってもよい。
切込６１１の形成方法としては、例えば、エッチング等が用いられる。
また、切込６１１は、基材６１０の一方の面６１０ａにおいて、一定のピッチで形成される。
なお、切込６１１を、基材６１０の他方の面６１０ｂまで形成しないようにする。
【００９０】
次いで、図２５に示すように、基材６１０の一方の面６１０ａに、無機蛍光体を含む蛍光体樹脂組成物６２０を塗布することにより、切込６１１内に蛍光体樹脂組成物６２０を充填する。そして、基材６１０の一方の面６１０に残った、余分な蛍光体樹脂組成物６２０を拭き取る。
蛍光体樹脂組成物６２０としては、無機蛍光体と、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂と、有機溶媒とを含むものが用いられる。
【００９１】
次いで、図２６に示すように、蛍光体樹脂組成物６２０を硬化させて、切込６１１内に無機蛍光体を含む波長変換層６３０を形成する。
【００９２】
次いで、図２７に示すように、太陽電池素子７００の光入射面７００ａに、基材６１０の一方の面６１０ａが対向するように、太陽電池素子７００の光入射面７００ａに、波長変換層６３０が形成された基材６１０を貼付し、太陽電池モジュール８００を得る。
波長変換層６３０が形成された基材６１０と、太陽電池素子７００との間に、図示しない、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等の樹脂製やガラス製の基材を設けてもよい。また、波長変換層６３０が形成された基材６１０と、太陽電池素子７００とを貼り合わせるには、図示しない光透過性の接着剤を用いてもよい。
【実施例】
【００９３】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００９４】
［実施例］
「蛍光体の合成」
蛍光体の原料として、酸化イットリウム（信越化学社製）、酸化セリウム（信越化学社製）、酸化テルビウム（信越化学社製）、コロイダルシリカ（商品名：ＰＬ−２０、扶桑化学社製）を用意した。
（Ｙ１−ｘ−ｙ，Ｃｅｘ，Ｔｂｙ）２ＳｉＯ５（ｘ＝０．０３、ｙ＝０．１５）の組成比を満たすように、上記の各原料を秤量し、メノウ乳鉢に投入した。この際、焼成中の結晶成長を促進させるために、融剤として、フッ化バリウム（白辰化学社製）を混合した。なお、必要に応じて、融剤として、フッ化カリウム、フッ化リチウム、臭化リチウム等を混合してもよい。
これらの原料が均一に混合されるようにするために、メタノールを加えて、メタノール中で、これらの原料を混合した後、大気中、７０℃で乾燥させた。
次いで、混合した原料をアルミナ製の坩堝に充填し、水素を含有したアルゴンガス（流量０．５Ｌ／ｍｉｎ）の弱還元性雰囲気の電気炉中において、１４００℃で２時間焼成した。
焼成後は、取り出した蛍光体を粉砕した後、結晶中に残った融剤を除去するために温水で洗浄し、蛍光体の粒径をそろえるためにメッシュに通して篩分をした後、大気中、１２０℃で乾燥させた。これにより、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋蛍光体を得た。Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋蛍光体の光学スペクトルを図２８に示す。
【００９５】
「太陽電池モジュールの作製」
先ず、ＰＥＴフィルムからなる基材の一方の面に、光透過性の樹脂組成物を塗布し、その樹脂組成物を加熱または自然乾燥して、透明層を形成する。
光透過性の樹脂組成物としては、シリコーン系樹脂を用いた。
【００９６】
次いで、ダイシングにより、透明層の一方の面から、透明層の厚さ方向に、三角形状の切込を形成した。
次いで、透明層の一方の面に、上記のＹ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋蛍光体を含む蛍光体樹脂組成物を塗布することにより、透明層の切込内に蛍光体樹脂組成物を充填した。その後、透明層の一方の面に残った、余分な蛍光体樹脂組成物液を拭き取った。
蛍光体樹脂組成物としては、無機蛍光体として、上記のＹ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋蛍光体を含み、シリコーン系樹脂を含むものを用いた。
【００９７】
次いで、１２０℃に加熱し、蛍光体樹脂組成物を硬化させて、切込内に無機蛍光体を含む波長変換層を形成した。
次いで、基材から波長変換層が形成された透明層を剥離して、太陽電池素子の光入射面に、透明層の一方の面が対向するように、太陽電池素子の光入射面に、光透過性の接着剤を介して、波長変換層が形成された透明層を貼付し、太陽電池モジュールを得た。
得られた太陽電池モジュールの発電効率を測定した。発電効率の測定は、太陽モジュールに対して、１Ｓｕｎ（１００ｍＷ／ｃｍ２）の太陽光を垂直に入射させ、発電効率を求めた。発電効率の測定には、ソーラーシミュレーター等の疑似太陽光（太陽光にほぼ類似の放射束を用いた。
また、比較例として、波長変換層が形成された透明層を貼付していない太陽電池モジュールの発電効率も測定した。
実施例の太陽電池モジュールの発電効率と、比較例の太陽電池モジュールの発電効率とを比較すると、実施例の太陽電池モジュールの方が発電効率に優れていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、太陽電池モジュール及び太陽光発電装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１０・・・太陽電池素子、２０・・・波長変換層、２１・・・無機蛍光体、３０・・・透明層、４０・・・基材、５０・・・波長変換基板、１００・・・太陽電池モジュール、３１０・・・基材、３２０・・・透明層、３２１・・・切込、３３０・・・蛍光体樹脂組成物、３４０・・・波長変換層、４００・・・太陽電池素子、５００・・・太陽電池モジュール、６１０・・・基材、６１１・・・切込、６２０・・・蛍光体樹脂組成物、６３０・・・波長変換層、７００・・・太陽電池素子、８００・・・太陽電池モジュール。
【図１】
2016207896.tif 000007
【図２】
2016207896.tif 000008
【図３】
2016207896.tif 000009
【図４】
2016207896.tif 000010
【図５】
2016207896.tif 000011
【図６】
2016207896.tif 000012
【図７】
2016207896.tif 000013
【図８】
2016207896.tif 000014
【図９】
2016207896.tif 000015
【図１０】
2016207896.tif 000016
【図１１】
2016207896.tif 000017
【図１２】
2016207896.tif 000018
【図１３】
2016207896.tif 000019
【図１４】
2016207896.tif 000020
【図１５】
2016207896.tif 000021
【図１６】
2016207896.tif 000022
【図１７】
2016207896.tif 000023
【図１８】
2016207896.tif 000024
【図１９】
2016207896.tif 000025
【図２０】
2016207896.tif 000026
【図２１】
2016207896.tif 000027
【図２２】
2016207896.tif 000028
【図２３】
2016207896.tif 000029
【図２４】
2016207896.tif 000030
【図２５】
2016207896.tif 000031
【図２６】
2016207896.tif 000032
【図２７】
2016207896.tif 000033
【図２８】
2016207896.tif 000034