(57)【要約】【課題】発電量の低下、デザインの耐久性の低下等の品質低下を抑えつつ、デザインの自由度が高い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は、受光面から入射した外光により励起されて蛍光を発する蛍光体を含む蛍光集光板と、蛍光集光板の内部を伝搬する光を受光する太陽電池と、蛍光集光板の受光面とは反対側に設けられ、反射パターンが存在する第１の領域と反射パターンが存在しない第２の領域とを有するデザインが蛍光集光板との対向面に設けられたデザイン材と、を備える。デザイン材は、蛍光体の吸収波長域のうちの一部の波長域の光を選択的に反射する特性を有する。【選択図】図１
2016201432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面から入射した外光により励起されて蛍光を発する蛍光体を含む蛍光集光板と、
前記蛍光集光板の内部を伝搬する光を受光する太陽電池と、
前記蛍光集光板の前記受光面とは反対側に設けられ、反射パターンが存在する第１の領域と前記反射パターンが存在しない第２の領域とを有するデザインが前記蛍光集光板との対向面に設けられたデザイン材と、を備え、
前記デザイン材は、前記蛍光体の吸収波長域のうちの一部の波長域の光を選択的に反射する特性を有する、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記蛍光体は、紫外域から緑色域にわたる波長域の光を吸収し、赤色域の光を発する、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
波長６２０ｎｍの光に対する前記反射パターンの反射率は８％以下であり、かつ、波長５００ｎｍの光に対する前記反射パターンの反射率は２０％以上である、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記デザイン材は、基材と、前記基材の前記蛍光集光板側の面に設けられた透明フィルムと、前記透明フィルムの前記蛍光集光板側の面に設けられた前記反射パターンと、を備えた、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記基材は、応力吸収性を有する、請求項４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】
集光部材の一部に太陽電池を設置し、集光部材の内部を伝搬した光を太陽電池に入射させて発電を行う太陽光発電装置として、下記の特許文献１に記載の集光型太陽電池装置が知られている。特許文献１の集光型太陽電池装置は、蛍光性分子を含有する蛍光集光板と、蛍光集光板の端面に配置された太陽電池と、蛍光集光板に積層して配置され、蛍光性分子の発光色と補色の関係にある色の光を反射させるか、または透過させる光学層と、を備えている。
【０００３】
近年、太陽光発電装置の用途の拡大、設置場所の多様化などに伴って、太陽光発電装置に模様などのデザイン性を付与することが求められている。太陽電池にデザイン性を付与した例として、下記の特許文献２に、絶縁基板上に透明導電膜、光電変換層、裏面電極層が順次積層され、表示したい模様の実領域とそれ以外の領域とで、絶縁基板と透明導電膜とのヘイズ率を模様が浮かび上がる程度に異ならせた薄膜太陽電池が開示されている。また、下記の特許文献３に、光電変換層の厚さを領域毎に異ならせたことにより図形、文字、模様等を表現した色素増感型太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１６２１３０号
【特許文献２】特開２００１−２５７３７５号公報
【特許文献３】特開２００９−１７０２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献２に記載の薄膜太陽電池の場合、受光面を拡散面とすることにより模様を付けているため、模様を付けない場合に比べて受光量が低下し、発電量が低下する、という問題がある。また、模様を付けた拡散面が外光に直接晒されるため、長期間の使用により拡散面が劣化し、模様が見え難くなる、という問題がある。一方、特許文献３の色素増感型太陽電池の場合、模様を変更する毎に太陽電池の製造プロセスを変える必要があるため、生産性が低下するとともに、模様の変更に要する時間や手間が多大になるという問題がある。
【０００６】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、発電量の低下、デザインの耐久性の低下等の品質低下を抑えつつ、デザインの自由度が高い太陽電池モジュールを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の太陽電池モジュールは、受光面から入射した外光により励起されて蛍光を発する蛍光体を含む蛍光集光板と、前記蛍光集光板の内部を伝搬する光を受光する太陽電池と、前記蛍光集光板の前記受光面とは反対側に設けられ、反射パターンが存在する第１の領域と前記反射パターンが存在しない第２の領域とを有するデザインが前記蛍光集光板との対向面に設けられたデザイン材と、を備える。前記デザイン材は、前記蛍光体の吸収波長域のうちの一部の波長域の光を選択的に反射する特性を有する。
【０００８】
本発明の一つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記蛍光体は、紫外域から緑色域にわたる波長域の光を吸収し、赤色域の光を発するものであってもよい。
【０００９】
本発明の一つの態様の太陽電池モジュールにおいて、波長６２０ｎｍの光に対する前記反射パターンの反射率は８％以下であり、かつ、波長５００ｎｍの光に対する前記反射パターンの反射率は２０％以上であってもよい。
【００１０】
本発明の一つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記デザイン材は、基材と、前記基材の前記蛍光集光板側の面に設けられた透明フィルムと、前記透明フィルムの前記蛍光集光板側の面に設けられた前記反射パターンと、を備えてもよい。
【００１１】
本発明の一つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記基材は、応力吸収性を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一つの態様によれば、発電量の低下、デザインの耐久性の低下等の品質低下を抑えつつ、デザインの自由度が高い太陽電池モジュールを実現することができる。また、本発明の一つの態様は、デザイン性に優れた太陽光発電装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の太陽電池モジュールの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図３】デザイン材の平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）比較例１〜３の太陽電池モジュールの断面図である。
【図６】デザイン材の作用を説明するための図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）模様の色を変えて製作した太陽電池モジュールの写真である。
【図８】模様の色を示す色度図である。
【図９】第２実施形態の太陽電池モジュールの断面図である。
【図１０】第３実施形態の太陽電池モジュールの斜視図である。
【図１１】太陽電池モジュールの断面図である。
【図１２】第４実施形態の太陽電池モジュールの断面図である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）第７実施形態の太陽電池モジュールの平面図である。
【図１４】実施形態の太陽光発電装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の太陽電池モジュールの斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
図１および図２においては、太陽電池モジュールを、蛍光集光板の受光面（外光が入射する面）を上に向けた状態で図示している。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１は、蛍光集光板２と、太陽電池３と、デザイン材４と、を備えている。蛍光集光板２の平面形状（受光面２ａに垂直な方向から見た形状）は、矩形である。太陽電池３は、太陽電池３の受光面３ａが蛍光集光板２と接触するように、蛍光集光板２の裏面２ｂの周縁部に設けられている。本実施形態では、４個の太陽電池３が用いられている。４個の太陽電池３は、蛍光集光板２の平面形状である矩形の４つの辺に沿って設けられている。太陽電池３は、受光面３ａが蛍光集光板２の裏面２ｂと光学接着されていることが好ましい。太陽電池３は、蛍光集光板２の内部を伝搬する光Ｌ１を受光する。太陽電池３の受光面と反対側の面には配線５が設けられている。デザイン材４は、蛍光集光板２の受光面２ａとは反対側の面（裏面２ｂ）に設けられている。太陽電池３に効率良く光を集光する目的で、蛍光集光板２の端面２ｄに反射材が設けられていてもよい。また、太陽電池３に光を導くため、蛍光集光板２の端面２ｄは、裏面２ｂに対して例えば鋭角をなすように傾斜していてもよい。
【００１６】
蛍光集光板２は、透明基材７の内部に蛍光体８が分散した集光板である。蛍光体８は、蛍光集光板２の受光面２ａから入射した外光Ｌ０により励起されて蛍光を発する。したがって、蛍光集光板２は、受光面２ａ（上面）から入射した外光Ｌ０を蛍光体８により吸収し、蛍光体８から発せられた蛍光を内部で伝搬させる。
【００１７】
透明基材７は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明性の高い有機材料、もしくはガラスなどの透明性の高い無機材料により構成されている。本実施形態では、透明基材７として、例えばＰＭＭＡ樹脂（屈折率１．４９）が用いられる。蛍光集光板２は、ＰＭＭＡ樹脂中に蛍光体８を分散させて形成される。
【００１８】
蛍光体８は、紫外光または可視光を吸収し、可視光または赤外光を放射する光機能材料である。この種の光機能材料として、有機蛍光体が挙げられる。
この種の有機蛍光体としては、クマリン系色素、ペリレン系色素、フタロシアニン系色素、スチルベン系色素、シアニン系色素、ポリフェニレン系色素，キサンテン系色素，ピリジン系色素、オキサジン系色素、クリセン系色素、チオフラビン系色素、ペリレン系色素、ピレン系色素、アントラセン系色素、アクリドン系色素、アクリジン系色素、フルオレン系色素、ターフェニル系色素、エテン系色素、ブタジエン系色素、ヘキサトリエン系色素、オキサゾール系色素、クマリン系色素、スチルベン系色素、ジ−およびトリフェニルメタン系色素、チアゾール系色素、チアジン系色素、ナフタルイミド系色素、アントラキノン系色素等が好適に使用される。具体的には、３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２’−ベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、３−（２’−Ｎ−メチルベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン３０）、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジン（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）などのクマリン系色素、クマリン色素系染料であるベーシックイエロー５１、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６などのナフタルイミド系色素、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホローダミン、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２などのローダミン系色素、１−エチル−２−〔４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル〕ピリジニウム−パークロレート（ピリジン１）などのピリジン系色素、さらには、シアニン系色素、あるいはオキサジン系色素などが用いられる。
【００１９】
なお、蛍光体８として、無機蛍光体を用いることもできる。
さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も、蛍光性があれば、本実施形態の蛍光体８として使用が可能である。
【００２０】
本実施形態の場合、蛍光集光板２の内部に１種類の蛍光体８が分散されている。蛍光体８として、BASF社製Lumogen Red Ｆ３０５（登録商標）が用いられる。Lumogen Red（登録商標）からなる蛍光体８は、赤色域よりも短波長側の光によって励起され、赤色光を発光する。
【００２１】
太陽電池３としては、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、量子ドット太陽電池、有機系太陽電池などの公知の太陽電池を用いることができる。特に化合物半導体を用いた化合物系太陽電池もしくは量子ドット太陽電池は、高効率な発電が可能であるため、太陽電池として好適である。本実施形態では、太陽電池３として、蛍光体８の発光スペクトルのピーク波長（６５０ｎｍ）において高い発電効率を示す化合物系太陽電池であるＧａＡｓ太陽電池が用いられる。
【００２２】
その他、化合物系太陽電池として、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等を用いることができる。また、量子ドット太陽電池として、Ｓｉ、ＩｎＧａＡｓ等を用いることができる。ただし、価格や用途に応じて、Ｓｉ系や有機系など他の種類の太陽電池を用いることもできる。
【００２３】
図３は、デザイン材の平面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
図３および図４に示すように、デザイン材４は、デザインとしての模様１０が蛍光集光板２との対向面（上面）側に設けられている。本実施形態においては、花柄模様が施されたデザイン材４の例を示すが、特にどのような模様であってもよい。デザイン材４は、光反射性を有する基材１１と、模様１０を構成する反射パターン１２と、を備えている。すなわち、模様１０は、反射パターン１２が存在する第１の領域Ｒ１と、反射パターン１２が存在しない第２の領域Ｒ２と、から構成されている。言い換えると、第２の領域Ｒ２は、基材１１の表面１１ａが露出した領域である。反射パターン１２は、基材１１の蛍光集光板２側の面（上面）に印刷された光透過性インクもしくは光反射性インクで構成されている。
【００２４】
基材１１は、白色ＰＥＴ等の反射シートの積層体、アルミ箔、誘電体ミラーシートなどを用いることができる。ただし、模様１０を引き立たせてデザイン性を高める意味で、白色の反射シートを用いることが好ましい。白色の反射シートとして、テイジンテトロンフィルム（登録商標）のＵＸシリーズなどが好適に用いられる。
【００２５】
本実施形態の場合、蛍光集光板２に分散される蛍光体８がLumogen Red（登録商標）であり、赤色域の光を発するため、蛍光集光板２は赤味を帯びる。使用者は、蛍光集光板２越しにデザイン材４を見るため、赤い色味を持つ蛍光集光板２を通して見ても視認されやすい色のデザイン材４を設けることが好ましい。すなわち、デザイン材４の模様は、例えば青、緑等の赤色域を含まない色味であることが好ましい。より具体的には、波長６２０ｎｍの光の反射率が８％以下、かつ、波長５００ｎｍの光の反射率が２０％以上の反射パターン１２を有するデザイン材４が好ましい。上記の波長で示される色味は、インクジェットプリンター、レーザープリンター等の印刷機器を用いて、白色反射シート上に緑色インクもしくは青色インクを直接印刷したもので実現が可能である。すなわち、デザイン材４は、蛍光体８の吸収波長域のうちの一部の波長域である青色もしくは緑色の光を選択的に反射する特性を有する。
【００２６】
デザイン材４の一つの役割は、太陽電池モジュール１の外観にデザイン性を付与することである。デザイン材４の他の一つの役割は、蛍光集光板２を通り抜けた外光、もしくは蛍光集光板２から発せられて裏面側に抜けていく蛍光を反射して蛍光集光板２に戻し、この光を発電量の向上に寄与させることである。
【００２７】
本実施形態の太陽電池モジュール１において、デザイン材４の模様１０を構成する２つの領域Ｒ１，Ｒ２のうち、反射パターン１２が存在する第１の領域Ｒ１では、蛍光集光板２を透過した外光が青色もしくは緑色を呈する反射パターン１２に入射する。このとき、青色域の光もしくは緑色域の光は反射パターン１２で反射され、赤色域の光は反射パターン１２に吸収される。反射パターン１２で反射した青色域の光もしくは緑色域の光は、蛍光集光板２に再度入射し、蛍光集光板２で吸収される。そのため、第１の領域Ｒ１から戻る光の量は少なく、第１の領域Ｒ１は暗く見える。
【００２８】
一方、反射パターン１２が存在しない第２の領域Ｒ２では、蛍光集光板２を透過した外光が基材１１の表面に入射する。このとき、全ての波長域の光が基材１１の表面で反射し、蛍光集光板２に再度入射する。このとき、青色域の光もしくは緑色域の光は蛍光集光板２に吸収されるが、赤色域の光は蛍光集光板２を透過する。そのため、第２の領域Ｒ２から戻る光の量は第１の領域Ｒ１から戻る光の量に比べて多く、第２の領域Ｒ２は第１の領域Ｒ１に比べて明るく見える。このような第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２との明るさのコントラストにより、使用者は模様１０を視認することができる。
【００２９】
上述したように、本実施形態の太陽電池モジュール１によれば、蛍光集光板２を１回透過した光をデザイン材４で反射させ、蛍光集光板２に再入射させることができる。そのため、蛍光集光板２に再入射した光の一部を蛍光体８の励起に寄与させることができる。これにより、蛍光集光板２での蛍光の発光量が増加するため、太陽電池３の発電効率を増加させることができる。
【００３０】
デザイン性を付与した従来の一つの太陽電池においては、太陽電池の最表面に模様が形成されていたため、発電効率の低下に加え、外光中の紫外線成分による模様の劣化が激しく、経時変化により模様が薄れていくという問題があった。これに対して、本実施形態の太陽電池モジュール１の場合、デザイン材４が蛍光集光板２の裏面側に配置されているため、外光中の紫外線成分は蛍光集光板２に吸収される。これにより、模様１０の劣化を抑えることができる。
【００３１】
また、デザイン性を付与した従来の他の太陽電池においては、模様を変更する毎に太陽電池の製造プロセスを変える必要があり、生産性の低下を招くという問題があった。これに対して、本実施形態の太陽電池モジュール１の場合、蛍光集光板２からデザイン材４を容易に取り外すことができ、デザイン材４を交換することによって模様１０を容易に変えることができる。これにより、デザインの自由度が高い太陽電池モジュール１を実現することができる。
【００３２】
［実施例１］
ここで、本発明者らは、以下に説明する実施例１の太陽電池モジュールおよび比較例１〜３の太陽電池モジュールを実際に製作し、これら太陽電池モジュールのデザイン性および発電効率を比較した。
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、比較例１〜３の太陽電池モジュールの断面図である。
【００３３】
図５（Ａ）に示すように、比較例１の太陽電池モジュール５１は、デザイン材、すなわち反射シートを備えておらず、蛍光集光板５２と太陽電池５３のみを備えている。図５（Ｂ）に示すように、比較例２の太陽電池モジュール６１は、蛍光集光板６２の裏面６２ｂに設けられた無地の白色反射シート６３と、太陽電池６４と、を備えている。図５（Ｃ）に示すように、比較例３の太陽電池モジュール７１は、受光面７２ａに模様７３が設けられた蛍光集光板７２と、蛍光集光板７２の裏面７２ｂに設けられた無地の白色反射シート７４と、太陽電池７５と、を備えている。なお、実施例１の太陽電池モジュールは、上記実施形態の太陽電池モジュール１と同様である。
【００３４】
実施例１と比較例１〜３との比較において、図５（Ａ）に示す比較例１の太陽電池モジュール５１を基準とし、比較例１の太陽電池モジュール５１の発電効率を１（基準値）とした。図５（Ｂ）に示す比較例２の太陽電池モジュール６１は、蛍光集光板６２の裏面６２ｂに白色反射シート６３を備えた効果により、発電効率が１．１倍に向上したが、デザイン性を有していない。図５（Ｃ）に示す比較例３の太陽電池モジュール７１では、蛍光集光板７２の受光面７２ａに模様７３を設けた効果により、模様７３を鮮明に見ることができるが、外光の入射が模様７３によって一部遮られるため、発電効率は０．７倍に低下した。これに対して、実施例１の太陽電池モジュール１は、模様１０を十分に見ることができ、デザイン性を有するとともに、発電効率が１．０６〜１．０９倍に向上した。
【００３５】
［実施例２］
次に、本発明者らは、デザイン材の模様の色について検討した。
赤色の模様を付けたデザイン材を備えた比較例４の太陽電池モジュールと、緑色の模様を付けたデザイン材を備えた実施例１の太陽電池モジュールとについて、色差（ΔＥ）およびコントラスト（ＣＲ）について評価した。評価には、分光測色計（トプコン社製、ＳＲ−３）を用いた。評価結果を表１に示す。
色差（ΔＥ＊）については後で説明する。
【００３６】
【表１】
2016201432.tif 000003
【００３７】
表１から判るように、緑色のデザイン材を備えた実施例１の太陽電池モジュールにおいては、赤色のデザイン材を備えた比較例４の太陽電池モジュールに比べて、色差（ΔＥ＊）、コントラスト（ＣＲ）ともに大きな値が得られた。このように、実施例１の太陽電池モジュールにおいては、模様の視認性が高いことを確認することができた。
【００３８】
実施例１の太陽電池モジュールでは、波長６２０ｎｍの光の反射率が８％以下、かつ、波長５００ｎｍの光の反射率が２０％以上の反射パターンを有するデザイン材４が用いられている。
図６に、波長６２０ｎｍの光Ｌ620（赤色域、実線の矢印で示す）と波長５００ｎｍの光Ｌ500（緑色域、破線の矢印で示す）の振る舞いを示す。
図６に示すように、反射パターン１２が存在する第１の領域Ｒ１と反射パターン１２が存在しない第２の領域Ｒ２との間で、特に波長６２０ｎｍの光Ｌ620（赤色域、実線の矢印で示す）の反射光強度に大きな差がある。これにより、観察者は、模様を明瞭に認識できると考えられる。
【００３９】
［実施例３］
さらに、本発明者らは、デザイン材の模様の色について検討した。
赤色の模様を付けた比較例４の太陽電池モジュール、黄色の模様を付けた比較例５の太陽電池モジュール、緑色の模様を付けた実施例１の太陽電池モジュール、シアン色の模様を付けた実施例２の太陽電池モジュールをそれぞれ製作し、発電効率および模様の視認性を評価した。各太陽電池モジュールの発電効率を表２に示す。発電効率の値は、デザイン材（反射シート）を備えていない太陽電池モジュールを１（基準）とした。
また、比較例４、比較例５、実施例１、実施例２の各太陽電池モジュールの外観写真を図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
表２に示すように、発電効率については、全ての太陽電池モジュールで、デザイン材（反射シート）を備えていない太陽電池モジュールを上回る結果が得られた。しかしながら、模様の視認性については、比較例４，５の太陽電池モジュールと、実施例１，２の太陽電池モジュールと、の間で大きな差が見られた。具体的には、図７（Ａ）に示す比較例４（赤）の太陽電池モジュール、および図７（Ｂ）に示す比較例５（黄）の太陽電池モジュールでは、模様が判別しにくかった。その理由は、図６の説明とは逆に、比較例４，５の場合、反射パターンの色が赤色もしくは黄色であるため、反射パターンが存在する第１の領域と反射パターンが存在しない第２の領域との間で、赤色光成分の反射光強度にさほど大きな差がないためと考えられる。これに対し、図７（Ｃ）に示す実施例１（緑）の太陽電池モジュール、および図７（Ｄ）に示す実施例２（シアン）の太陽電池モジュールの場合、模様を鮮明に認識することができた。
【００４２】
また、本発明者らは、以下に示す色のデザイン材を用いて、デザイン材の分光反射率と模様の認識性とを評価した。ここでは、蛍光集光板として赤色蛍光板（ルモゲンF Red 305）を用いた。白色反射シートとして、帝人社製のテイジンテトロンフィルム（登録商標）のＵＸシリーズを用いた。各色のデザイン材として、上記の白色反射シートに市販のインクジェットプリンターを用いて直接、各色のインクで印刷した印刷物を用いた。白色反射シートが露出した領域、反射パターン上の領域の各々において、分光反射率を測定した結果を表３に示す。表３において、模様を明瞭に認識できたものを「○」で示し、模様が極めて不鮮明、もしくは模様を認識できなかったものを「×」で示した。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
表３に示すように、反射パターンの色が緑、青、シアンの場合に模様を明瞭に認識できることが判った。これらの色を分光反射率の数値で表現すると、波長６２０ｎｍの光の反射率が８％以下、かつ、波長５００ｎｍの光の反射率が２０％以上のデザイン材を用いたときに、模様を明瞭に認識できることが判った。一方、反射パターンの色が白、赤、黄、マゼンタの場合に模様を明瞭に認識できなかった。
【００４５】
なお、上記のデザイン材として、白色反射シート以外に、アルミ、銀などの金属反射板、可視光全域を反射する誘電体ミラーなどを用いることもできる。また、反射パターンを構成するインクとして、上では光透過性インクを用いたが、その他、金属粉を含有するメタリックインクなどの光反射性インクを用いてもよい。光反射性インクの他の例として、パール顔料の一つである、メルク社製のイリオジン（登録商標）を用いることができる。
【００４６】
表３に示したデザイン材の色について、分光測色計で測定した色度座標をＣＩＥ１９３１（ｘｙ色度図）で表現したものが図８である。なお、（１）、（２）式で示すように、三刺激値のＸ，Ｙ，Ｚを基にｘｙ座標を求めた。
ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）  …  （１）
ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）  …  （２）
【００４７】
色度図上の各点は、白色反射シート上に反射パターンがある第１の領域での測定結果である。「＊」で示した点は白色反射シートが露出した第２の領域の測定結果である。「■」で示した点は青の領域、「▲」で示した点は赤の領域、「◆」で示した点は緑の領域、「○」で示した点は黄の領域、「△」で示した点はマゼンタの領域、「●」で示した点はシアンの領域、の測定結果である。
Ｘ，Ｙ，Ｚの三刺激値を下記の（３）〜（６）式に代入することによって、色差ΔＥ＊が求められる。
Ｌ＊＝１１６ｆ（Ｙ／Ｙｎ）−１６                …（３）
ａ＊＝５００［ｆ（Ｘ／Ｘｎ）−ｆ（Ｙ／Ｙｎ）］  …（４）
ｂ＊＝２００［ｆ（Ｙ／Ｙｎ）−ｆ（Ｚ／Ｚｎ）］  …（５）
ΔＥ＊＝√（ΔＬ＊２＋Δａ＊２＋Δｂ＊２）          …（６）
【００４８】
表３に示したデザイン材の色について、算出した色差ΔＥ＊およびコントラストＣＲをまとめると、表４のようになる。
【００４９】
【表４】
2016201432.tif 000006
【００５０】
ＪＩＳ規格によれば、色差ΔＥ＊の値が１３以上であると、一応別の色として認識できるレベルである。色差ΔＥ＊の値が２５を超えると、明確に異なる色として模様を認識できるレベルである。表４を見ると、赤、黄、マゼンタについては、色差ΔＥ＊が小さく、微妙な色の差しか感じられない。これに加えて、明るさのコントラストＣＲが得られないことから、観察者は模様を認識しにくい。これに対し、青、緑、シアンについては、色差ΔＥ＊、コントラストＣＲがともに十分大きいことから、観察者は模様を明瞭に認識できることがわかった。
【００５１】
結論として、デザイン材の第１の領域（反射パターンが存在する領域）と第２の領域（反射パターンが存在しない領域）との色差ΔＥ＊が２５より大きく（ΔＥ＊＞２５）、かつ、明るさのコントラストＣＲが１０以上である（ＣＲ≧１０）、ことが好ましい。
【００５２】
以下、本発明の第２実施形態について、図９を用いて説明する。
第２実施形態の太陽電池モジュールの基本構成は第１実施形態と同様であり、太陽電池の設置位置が第１実施形態と異なる。
図９は、第２実施形態の太陽電池モジュールの断面図である。
図９において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
第１実施形態の太陽電池モジュール１において、太陽電池３は、蛍光集光板２の裏面２ｂに設けられていた。これに対して、第２実施形態の太陽電池モジュール２１においては、図９に示すように、太陽電池３は、太陽電池３の受光面３ａが蛍光集光板２の端面２ｄに対向する向きに、蛍光集光板２の端面２ｄに設けられている。図９では、太陽電池３が蛍光集光板２の一つの端面２ｄに設けられているが、太陽電池３の個数は特に限定されない。太陽電池３は、蛍光集光板２の平面形状である矩形の１〜４辺のいずれに設けられていてもよい。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５４】
本実施形態においても、発電量の低下、デザインの耐久性の低下等の品質低下を抑えつつ、デザインの自由度が高い太陽電池モジュールを実現できる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５５】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１０および図１１を用いて説明する。
第３実施形態の太陽電池モジュールの基本構成は第１実施形態と同様であり、応力吸収材とフレームが付加された点が第１実施形態と異なる。
図１０は、第３実施形態の太陽電池モジュールの分解斜視図である。図１１は、太陽電池モジュールの断面図である。
図１０および図１１において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図１０および図１１に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール３１は、蛍光集光板２と、太陽電池３と、デザイン材４と、応力吸収材３２と、フレーム３３と、を備えている。応力吸収材３２は、デザイン材４の蛍光集光板２とは反対側の面に、デザイン材４と接するように設けられている。応力吸収材３２には、例えば発泡ウレタン等の発泡プラスチック材を用いることができる。フレーム３３は、上フレーム３４と、下フレーム３５と、から構成されている。上フレーム３４は、蛍光集光板２の受光面２ａを露出させる開口部３４ｈを中央に有する枠状の部材である。下フレーム３５は、上フレーム３４を下側から覆う板状の部材である。応力吸収材３２は、デザイン材４と下フレーム３５との間に挟まれた状態となる。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５７】
本実施形態においても、発電量の低下、デザインの耐久性の低下等の品質低下を抑えつつ、デザインの自由度が高い太陽電池モジュールを実現できる、という第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００５８】
また、本実施形態の太陽電池モジュール３１においては、フレーム３３の内側に応力吸収材３２が設けられているため、例えば太陽電池モジュール３１に衝撃が加わったとしても、そのときに発生する応力は、発泡プラスチック等からなる応力吸収材３２に吸収され、デザイン材４、蛍光集光板２および太陽電池３などの他の部材に伝わりにくい。これにより、太陽電池モジュール３１の耐衝撃性を高めることができる。
【００５９】
なお、上記のように、デザイン材４とは別に応力吸収材３２を設ける構成に代えて、デザイン材４の基材自体が応力吸収性を有していてもよい。すなわち、応力吸収性と光反射性とを兼ね備えた板材をデザイン材４の基材として用いてもよい。この種の板材の例として、例えば古河電工社製のＭＣＰＥＴ、ＭＣＰＯＬＹＣＡ等が挙げられる。ＭＣＰＥＴは、厚みが１ｍｍと厚く、超微細発泡光反射板として知られている。
【００６０】
デザイン材４の基材が応力吸収性と光反射性とを兼ね備えることにより、デザイン性の付与、太陽電池モジュールの薄型化・軽量化、および耐衝撃性の向上を実現することができる。例えば発泡ウレタンを用いた反射シートは、厚さ数百μｍの多孔質素材からなり、高い反射率を有する反射板（白色反射シート）としての機能を有する。この種の基材を用いたデザイン材を蛍光集光板の裏面に設置すると、デザイン材の厚みは、蛍光集光板の周囲に設置された太陽電池の厚みよりも厚くなる。そのため、太陽電池が周囲から浮いて衝撃が直接加わらない構造になり、太陽電池を保護することができる。この反射シートの表面に、前述の反射パターンで青や緑の模様を形成すればよい。
【００６１】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１２を用いて説明する。
第４実施形態の太陽電池モジュールの基本構成は第１実施形態と同様であり、デザイン材が透明フィルムを含む点が第１実施形態と異なる。
図１２は、第４実施形態の太陽電池モジュールの断面図である。
図１２において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
図１２に示すように、第４実施形態の太陽電池モジュール４１において、デザイン材４２は、基材１１と、透明フィルム４３と、反射パターン１２と、を備えている。透明フィルム４３は、基材１１と反射パターン１２との間に設けられている。反射パターン１２は、透明フィルム４３の蛍光集光板２側の面に設けられている。透明フィルム４３としては、例えばＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム等の透明樹脂フィルムを用いることができる。反射パターン１２は、透明フィルム４３の一面にカラー印刷を施すことにより形成できる。反射パターン１２を形成した透明フィルム４３を基材１１の上に積層することにより、デザイン材４２を構成することができる。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６３】
本実施形態においても、発電量の低下、デザインの耐久性の低下等の品質低下を抑えつつ、デザインの自由度が高い太陽電池モジュールを実現できる、という第１〜第３実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態の場合、基材１１を代えることなく、透明フィルム４３を交換することにより模様を変えることができる。
【００６４】
無色透明なフィルムを用いることに代えて、半透明な着色フィルムをカットし、白色反射シートからなる基板上に貼り付けて、デザイン材を製作してもよい。
具体的には、中川ケミカル社製のIROMIZUの28、31、35、39、43等のフィルムを用いることができる。
【００６５】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について説明する。
第５実施形態の太陽電池モジュールの基本構成は第１実施形態と同様であり、反射パターンの構成が第１実施形態と異なる。
【００６６】
第１〜第３実施形態において、デザイン材は、基材と、基材の蛍光集光板側の面に印刷された光透過性インクもしくは光反射性インクからなる反射パターンと、を備えていた。また、第４実施形態において、デザイン材は、基材と、透明フィルムと、透明フィルムの蛍光集光板側の面に印刷された光透過性インクもしくは光反射性インクからなる反射パターンと、を備えていた。これに対し、第５実施形態の太陽電池モジュールにおいて、デザイン材は、基材と、基材の蛍光集光板側の面に積層された光反射材からなる反射パターンと、を備えている。光反射材としては、例えば誘電体多層膜からなる反射フィルムが用いられる。
【００６７】
誘電体多層膜の反射スペクトルは、波長６２０ｎｍの光の反射率が８％以下であり、かつ、波長５００ｎｍの光の反射率が２０％以上であることが好ましい。誘電体多層膜からなる光反射材は、ブラッグの法則で知られるように、選択反射波長に対応する光を反射する特性を有する。ただし、誘電体多層膜の反射スペクトルは、光の入射角によって変化するため、見る角度によって反射スペクトルが変化する効果を得ることができる。例えば正面方向から見たときに、反射パターンが存在する領域が緑色光を反射し、斜め４０度方向から見たときには、反射パターンが存在する領域が青色光を反射するようなデザイン材を提供することができる。
【００６８】
ここで、デザイン材５２の法線方向に対する観察者の視線の方向、異なる４種類の波長毎の反射率、および模様の認識性の関係を表５に示す。
【００６９】
【表５】
2016201432.tif 000007
【００７０】
表５に示すように、観察者が赤色の蛍光集光板越しにデザイン材を観察した場合に、観察者の視線の方向を正面方向（０度）から２０度、４０度と変化させると、誘電体多層膜からなる反射パターンの反射スペクトルが短波長側にシフトするが、それぞれの視線の方向において、波長６２０ｎｍの光の反射率が８％以下であり、かつ、波長５００ｎｍの光の反射率が２０％以上の条件を満たすため、観察者は、見る方向によって一定の模様を認識することができる。誘電体多層膜からなる反射フィルムとして、帝人デュポンフィルム社製のテイジンテトロンフィルムのＭＬＦフィルム（登録商標）、東レ社製のＰＩＣＡＳＵＳ（登録商標）用いることができる。
【００７１】
本実施形態においても、発電量の低下、デザインの耐久性の低下等の品質低下を抑えつつ、デザインの自由度が高い太陽電池モジュールを実現できる、という第１〜第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００７２】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について説明する。
第６実施形態の太陽電池モジュールの基本構成は第５実施形態と同様であり、用いる誘電体多層膜の反射特性が第５実施形態と異なる。
表５に示した反射特性を有する誘電体多層膜に代えて、表６に示す反射特性を有する誘電体多層膜を用いてもよい。
【００７３】
【表６】
2016201432.tif 000008
【００７４】
表６の誘電体多層膜の場合、正面方向において、波長６２０ｎｍの光（赤色光）の反射率が９０％と非常に高い点が、表５の誘電体多層膜（反射率が７％）と大きく異なる。この場合、第１〜第３実施形態において赤のインクで反射パターンを印刷した場合と同様、正面方向において、反射パターンが存在する第１の領域と反射パターンが存在しない第２の領域とで、波長６２０ｎｍの光（赤色光）の反射率の差が小さい。したがって、この種の誘電体多層膜の使用により、正面から見たときに模様が認識されず、斜め２０度以上の角度で観察したときには模様が現れて見える、といった変化に富んだ太陽電池モジュールを得ることができる。
【００７５】
本実施形態においても、発電量の低下、デザインの耐久性の低下等の品質低下を抑えつつ、デザインの自由度が高い太陽電池モジュールを実現できる、という第１〜第５実施形態と同様の効果が得られる。
【００７６】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図１３を用いて説明する。
第７実施形態の太陽電池モジュールの基本構成は第５実施形態および第６実施形態と同様であり、誘電体多層膜からなる反射パターンの構成が第５実施形態および第６実施形態と異なる。
図１３（Ａ）、（Ｂ）は、第７実施形態の太陽電池モジュールの正面図である。
【００７７】
図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール５１は、観察者が見る方向によって模様が変わって見えるものである。本実施形態の太陽電池モジュール５１は、２種類の異なる反射特性の誘電体多層膜からなる反射パターンを用いることによって実現が可能である。デザイン材５２は、基材と、基材上に設けられた第１の反射パターン５３および第２の反射パターン５４と、を備える。第１の反射パターン５３の形状は、円形である。第１の反射パターン５３は、第５実施形態の誘電体多層膜（反射特性を表５に示す）により構成されている。第２の反射パターン５４の形状は、星形である。第２の反射パターン５４は、第６実施形態の誘電体多層膜（反射特性を表６に示す）により構成されている。
【００７８】
第５実施形態で用いた誘電体多層膜と第６実施形態で用いた誘電体多層膜とでは、表５および表６に示すように、反射波長帯域が互いに異なる。そのため、観察者が正面方向から太陽電池モジュール５１を見たとき、図１３（Ａ）に示すように、第５実施形態の誘電体多層膜からなる第１の反射パターン５３による模様５５が認識される。また、観察者が斜め方向から太陽電池モジュール５１を見たときには、図１３（Ｂ）に示すように、第５実施形態の誘電体多層膜からなる第１の反射パターン５３と第６実施形態の誘電体多層膜からなる第２の反射パターン５４とによる模様５６が認識される。
【００７９】
本実施形態においても、発電量の低下、デザインの耐久性の低下等の品質低下を抑えつつ、デザインの自由度が高い太陽電池モジュールを実現できる、という第１〜第５実施形態と同様の効果が得られる。特に本実施形態の場合、太陽電池モジュール５１を見る方向によって模様が異なるため、デザインの変化に富み、人目を引くものとなる。
【００８０】
［太陽光発電装置］
以下、本発明の実施形態である太陽光発電装置について、図１４を用いて説明する。
図１４は、本実施形態の太陽光発電装置を示す概略構成図である。
【００８１】
図１４に示すように、本実施形態の太陽光発電装置１００は、第１〜第７実施形態の太陽電池モジュール１０１と、インバータ１０２と、蓄電池１０３と、を有している。太陽電池モジュール１０１によって得られた電力は、インバータ１０２によって直流−交流変換され、外部負荷１０５に向けて出力される。また、外部電源１０６が外部負荷１０５に接続されている。太陽電池モジュール１０１によって得られた電力は、蓄電池１０３に充電され、必要に応じて蓄電池１０３から放電される構成となっている。
【００８２】
本実施形態によれば、第１〜第７実施形態の太陽電池モジュール１０１を備えているため、デザイン性に優れた太陽光発電装置１００を実現することができる。
【００８３】
本発明の太陽電池モジュールは、以下の態様を採ってもよい。
（１）本発明の一つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記反射パターンは、光透過性インクもしくは光反射性インクから構成されていてもよい。
（２）本発明の一つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記デザイン材は、基材と、前記基材の前記蛍光集光板側の面に積層された光反射材からなる前記反射パターンと、を備えていてもよい。
（３）本発明の一つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記光反射材は、１層もしくは複数層の誘電体多層膜で構成されていてもよい。
（４）本発明の一つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記光反射材は、複数層の誘電体多層膜で構成され、前記複数層の誘電体多層膜は、反射波長域が互いに異なっていてもよい。
（５）本発明の一つの態様の太陽電池モジュールは、前記デザイン材の前記蛍光集光板とは反対側に設けられた応力吸収材をさらに備えていてもよい。
（６）本発明の一つの態様の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池は、前記蛍光集光板の前記受光面とは反対側の面に設けられ、前記応力吸収材の厚みは、前記太陽電池の厚みよりも厚くてもよい。
【００８４】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、デザイン材のデザインが抽象的な模様である場合を例に挙げたが、デザインは模様に限ることはなく、本発明のデザインは例えば文字、絵、記号などを含む概念である。したがって、本発明によれば、太陽電池モジュールに模様を付け、単にデザイン性を付与するだけでなく、文字、絵、記号などを用いて何らかの情報を表示する表示媒体、もしくは看板等の広告媒体としての機能を太陽電池モジュールに付与することもできる。
【００８５】
また、太陽電池モジュールの各種構成部材の数、形状、材料、寸法等については上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。例えば太陽電池は、ＧａＡｓ太陽電池に限定されることなく、結晶性Ｓｉ、アモルファスＳｉ太陽電池であってもよい。その他、ＣＩＧＳ系の太陽電池でもよいし、ＩｎＧａＰ等の化合物太陽電池でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、太陽電池モジュール、および太陽光発電装置に利用が可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１，２１，３１，４１，５１…太陽電池モジュール、２…蛍光集光板、３…太陽電池、４，４２，５２…デザイン材、１０，５５，５６…模様（デザイン）、１１…基材、１２…反射パターン、３２…応力吸収材、４３…透明フィルム、５３…第１の反射パターン、５４…第２の反射パターン。
【図１】
2016201432.tif 000009
【図２】
2016201432.tif 000010
【図３】
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【図４】
2016201432.tif 000012
【図５】
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【図６】
2016201432.tif 000014
【図８】
2016201432.tif 000015
【図９】
2016201432.tif 000016
【図１０】
2016201432.tif 000017
【図１１】
2016201432.tif 000018
【図１２】
2016201432.tif 000019
【図１３】
2016201432.tif 000020
【図１４】
2016201432.tif 000021
【図７】
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