(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体の球状結晶に光起電力発生部を形成するとともに両端部に１対の電極を形成してなる球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイと、この半導体素子アレイを収容する光透過性のケース部材とを備えた発電装置において、
前記ケース部材の光入射側の表面とこの表面の反対側の裏面には前記半導体素子アレイに対応する外側へ凸の部分円筒面が夫々形成され、
前記ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つケース部材の表面側から入射しケース部材を透過した光を半導体素子アレイの方へ反射可能な散乱反射型合成樹脂製の反射部材を設け、
前記反射部材は、前記ケース部材の裏面の部分円筒面に密着する部分円筒状の反射面を有することを特徴とする球状半導体素子を用いた発電装置。
【請求項２】
半導体の球状結晶に光起電力発生部を形成するとともに両端部に１対の電極を形成してなる球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイを複数列平行に並べた半導体素子モジュールと、この半導体素子モジュールを収容する光透過性のケース部材とを備えた発電装置において、
前記ケース部材の光入射側の表面とこの表面の反対側の裏面には前記複数列の半導体素子アレイに対応する外側へ凸の複数の部分円筒面が夫々形成され、
前記ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つケース部材の表面側から入射しケース部材を透過した光を半導体素子アレイの方へ反射可能な散乱反射型合成樹脂製の反射部材を設け、
前記反射部材は、前記ケース部材の裏面の複数の部分円筒面に密着する部分円筒状の複数の反射面を有することを特徴とする球状半導体素子を用いた発電装置。
【請求項３】
前記反射部材は、ケース部材の裏面に密着させた合成樹脂製の板状反射体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の球状半導体素子を用いた発電装置。
【請求項４】
半導体の球状結晶に電光変換部を形成するとともに両端部に１対の電極を形成してなる球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイと、この半導体素子アレイを収容する光透過性のケース部材とを備えた発光装置において、
前記ケース部材の光出射側の表面とこの表面の反対側の裏面には前記半導体素子アレイに対応する外側へ凸の部分円筒面が夫々形成され、
前記ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つ半導体素子アレイで発生しケース部材の裏面側に透過した光をケース部材の表面側へ反射可能な散乱反射型合成樹脂製の反射部材を設け、
前記反射部材は、前記ケース部材の裏面の部分円筒面に密着する部分円筒状の反射面を有することを特徴とする球状半導体素子を用いた発光装置。
【請求項５】
半導体の球状結晶に電光変換部を形成するとともに両端部に１対の電極を形成してなる球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイを複数列平行に並べた半導体素子モジュールと、この半導体素子モジュールを収容する光透過性のケース部材とを備えた発光装置において、
前記ケース部材の光入射側の表面とこの表面の反対側の裏面には前記複数列の半導体素子アレイに対応する外側へ凸の複数の部分円筒面が夫々形成され、
前記ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つ半導体素子アレイで発生しケース部材の裏面側に透過した光をケース部材の表面側へ反射可能な散乱反射型合成樹脂製の反射部材を設け、
前記反射部材は、前記ケース部材の裏面の複数の部分円筒面に密着する部分円筒状の複数の反射面を有することを特徴とする球状半導体素子を用いた発光装置。
【請求項６】
前記反射部材は、ケース部材の裏面に密着させた合成樹脂製の板状反射体からなることを特徴とする請求項４又は５に記載の球状半導体素子を用いた発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の球状半導体素子で受光する受光量を反射光により増加させて光電変換効率を高めるようにした発電装置、複数の球状半導体素子で発生した光を表面側だけに集中させて発光効率を高めるようにした発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する半導体を利用した種々の太陽電池が普及している。この種の半導体太陽電池では、一般的に、シリコン単結晶、シリコン多結晶、アモルファスＳｉ等の半導体が主として用いられているが、光電変換効率が低く、配線や組付け作業を含む製造工程が複雑化し、そのために高価になり、しかも小型化できないという問題がある。また、この種の半導体太陽電池では半導体基板が平面状であり、受光面とその内部に形成されたｐｎ接合も概ね平面の形を成している為、光の入射角が大きくなると反射光が増えて光電変換効率が低下するという問題がある。
【０００３】
そこで、本願の発明者は国際公開公報WO98/15983号において、受光素子（光電変換素子）や発光素子（電光変換素子）や光触媒素子としての球状半導体素子を用いて、種々の用途に適用でき、小型軽量化、発電電圧の向上、低コスト化が図れる新規な半導体装置を提案した。即ち、光電変換型の半導体装置として、基本的に半導体の球状結晶の表面に拡散層及びｐｎ接合と１対の電極を形成した太陽電池セルを１列状に並べて直列接続した太陽電池アレイを形成し、この太陽電池アレイを光透過性のケース内に収容した円柱状の太陽電池装置を提案するとともに、これら複数の太陽電池アレイを光透過性のケース内に収容したパネル状の太陽電池装置を提案した。
【０００４】
これら何れの太陽電池装置においても、光透過性のケースの上主面と下主面が幾何学的に対称構造であり、表裏何れの方向からでも太陽光を受光でき、光を太陽電池セルに直接照射して光起電力が発生するようになっている。しかも、これら両主面には広い角度で受光できるように部分円筒面状の曲面が形成されており、太陽光のように入射方向が変動する光に対する受光性能を向上させている。更に、基本的に太陽電池セルと同様に構成された発光ダイオードを用いた電光変換型の半導体装置として、この発光ダイオードの１対の電極に電圧を印加することで、表裏両面側に向けて発光可能な円柱状又はパネル状の発光装置を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願の発明者が国際公開公報WO98/15983号において提案した円柱状又はパネル状の光電変換型半導体装置においては、太陽電池アレイを複数列平行に並べてケース内に収容しているため、ケースの表面のうち、太陽電池セルを設けた部分円筒面状の曲面部同士間の太陽光の透過により光電変換に何ら寄与されない光電変換無効面積が大きいため、光起電力の変換効率が低下するという問題がある。
【０００６】
また、これら光電変換型半導体装置においては、光電変換に寄与されないでケースを透過してしまう透過光が多くなり、その透過光のためる光電変換効率が更に低下するという問題がある。特に、光電変換型半導体装置の片側（例えば表側）から入射する光を受光するケースが多いが、この半導体装置の裏側は光電変換に寄与していない。
【０００７】
更に、電光変換型の半導体装置においては、発光ダイオードで発生した光が半導体装置の表側と裏側とに向けて同時に出射されるため、特に表側に向けて集中的に発光させる場合には、半導体装置の裏側に出射する光が無駄になってしまうという問題がある。
本発明の目的は、光電変換型発電装置の半導体素子アレイへの受光量を増加させて光電変換効率を高めること、電光変換型発電装置で裏面側に発生した光を表面側から出射させることで発光効率を高めること、等である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の球状半導体素子を用いた発電装置は、半導体の球状結晶に光起電力発生部を形成するとともに両端部に１対の電極を形成してなる球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイと、この半導体素子アレイを収容する光透過性のケース部材とを備えた発電装置において、前記ケース部材の光入射側の表面とこの表面の反対側の裏面には前記半導体素子アレイに対応する外側へ凸の部分円筒面が夫々形成され、前記ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つケース部材の表面側から入射しケース部材を透過した光を半導体素子アレイの方へ反射可能な散乱反射型合成樹脂製の反射部材を設け、前記反射部材は、前記ケース部材の裏面の部分円筒面に密着する部分円筒状の反射面を有するものである。
【０００９】
光起電力発生部を有する球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイが光透過性のケース部材内に収容されており、ケース部材の裏面側に反射部材を密着状に設けたので、各球状半導体素子は、ケース部材を介して半導体素子アレイに直接照射される光により光起電力を発生するだけでなく、表面側から入射しケース部材を透過して反射部材で反射された反射光も受光して光起電力を発生する。即ち、半導体素子アレイはケース部材に入射する直達光だけでなく反射光も受光できるため、受光量が増大し、球状半導体素子による光起電力を増大させ、光電変換効率を大幅に高めることができる。
【００１０】
請求項２の球状半導体素子を用いた発電装置は、半導体の球状結晶に光起電力発生部を形成するとともに両端部に１対の電極を形成してなる球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイを複数列平行に並べた半導体素子モジュールと、この半導体素子モジュールを収容する光透過性のケース部材とを備えた発電装置において、前記ケース部材の光入射側の表面とこの表面の反対側の裏面には前記複数列の半導体素子アレイに対応する外側へ凸の複数の部分円筒面が夫々形成され、前記ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つケース部材の表面側から入射しケース部材を透過した光を半導体素子アレイの方へ反射可能な散乱反射型合成樹脂製の反射部材を設け、前記反射部材は、前記ケース部材の裏面の複数の部分円筒面に密着する部分円筒状の複数の反射面を有するものである。
【００１１】
この場合、請求項１とほぼ同様に作用するが、半導体素子アレイを複数列平行に並べた半導体素子モジュールが光透過性のケース部材内に収容されているため、半導体素子モジュールはケース部材に入射する直達光だけでなく、反射部材で反射した反射光も受光できるため、受光量が増大し、球状半導体素子による光起電力をより増大させ、光電変換効率を大幅に高めることができる。
【００１２】
ここで、前記反射部材が、ケース部材の裏面に密着させた合成樹脂製の板状反射体からなる場合（請求項１又は２に従属の請求項３）には、白色散乱反射型ポリカーボネイト等の板状反射体を用いることで、反射効率を確保でき、しかもケース部材を補強することができる。
【００１３】
請求項４の球状半導体素子を用いた発光装置は、半導体の球状結晶に電光変換部を形成するとともに両端部に１対の電極を形成してなる球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイと、この半導体素子アレイを収容する光透過性のケース部材とを備えた発光装置において、前記ケース部材の光出射側の表面とこの表面の反対側の裏面には前記半導体素子アレイに対応する外側へ凸の部分円筒面が夫々形成され、前記ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つ半導体素子アレイで発生しケース部材の裏面側に透過した光をケース部材の表面側へ反射可能な散乱反射型合成樹脂製の反射部材を設け、前記反射部材は、前記ケース部材の裏面の部分円筒面に密着する部分円筒状の反射面を有するものである。
【００１４】
電光変換部を有する球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイが光透過性のケース部材内に収容されており、ケース部材の裏面側に反射部材を密着状に設けたので、１対の電極に電圧が印加されて半導体素子アレイで発生した光は、ケース部材の表面側と裏面側の両側に夫々出射される。このとき、ケース部材の裏面側に透過した光は反射部材により表面側へ反射される。即ち、半導体素子アレイで発生した光はケース部材の表裏両面側に出射されるが、裏面側の光は反射部材で反射して表面側へ出射するため、半導体素子アレイで発生した全ての光をケース部材の表面側に効率良く出射させることができる。
【００１５】
請求項５の球状半導体素子を用いた発光装置は、半導体の球状結晶に電光変換部を形成するとともに両端部に１対の電極を形成してなる球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイを複数列平行に並べた半導体素子モジュールと、この半導体素子モジュールを収容する光透過性のケース部材とを備えた発光装置において、前記ケース部材の光入射側の表面とこの表面の反対側の裏面には前記複数列の半導体素子アレイに対応する外側へ凸の複数の部分円筒面が夫々形成され、前記ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つ半導体素子アレイで発生しケース部材の裏面側に透過した光をケース部材の表面側へ反射可能な散乱反射型合成樹脂製の反射部材を設け、前記反射部材は、前記ケース部材の裏面の複数の部分円筒面に密着する部分円筒状の複数の反射面を有するものである。
【００１６】
この場合には、請求項４とほぼ同様に作用するが、半導体素子アレイを複数列平行に並べた半導体素子モジュールが光透過性のケース部材内に収容されているため、半導体素子モジュールで発生した光がケース部材の表裏両面側に出射されるが、裏面側の光は反射部材で反射して表面側へ出射するため、半導体素子モジュールで発生した全ての光をケース部材の表面側に効率良く出射させることができる。
【００１７】
ここで、前記反射部材は、ケース部材の裏面に密着させた合成樹脂製の板状反射体からなる場合（請求項４又は５に従属の請求項６）には、白色散乱反射型ポリカーボネイト等の板状反射体を用いることで、反射効率を確保でき、しかもケース部材を補強することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基いて説明する。本実施形態は、複数の太陽電池セル１０を電気的に直列接続した太陽電池アレイ１９（半導体素子アレイ）を、光透過性のケース部材２内に複数列平行に並べた太陽電池モジュール１９Ａ（半導体素子モジュールに相当する）を用いたパネル状の太陽電池装置１（球状半導体素子を用いた発電装置に相当する）に本発明を適用した場合の一例である。
【００１９】
先ず、太陽電池アレイ１９について説明する。図１〜図２に示すように、この太陽電池アレイ１９は、複数（例えば、５個）の太陽電池セル１０を直列接続した構成であり、この場合、この太陽電池アレイ１９に１つの整流ダイオード２０が追加接続されている。太陽電池セル１０について図３に基づいて説明する。
【００２０】
球状太陽電池セル１０は、例えば直径が1.5mm で、抵抗率が１Ωｃｍ程度のｐ型シリコン半導体製の球状結晶１１を図示外の半導体球状結晶製造装置により製作したものである。即ち、発明者が国際公開公報WO98/15983号で出願したように、球状結晶１１の表面近傍にｎ型拡散層１２とｐｎ接合１３を形成し、更に球状結晶１１の表面に表面保護と反射防止の為の光透過性の絶縁被膜１４が形成されている。ｐ型シリコンに電気的に接続された正電極１５と、ｎ型拡散層１２に電気的に接続された負電極１６とが形成されている。
【００２１】
更に、正電極１５の表面が厚さ約20μｍのＡｌペースト膜１７で被覆され、負電極１６の表面が厚さ約20μｍのＡｇペースト膜１８で被覆されている。太陽電池セル１０を直列接続して太陽電池アレイ１９を構成するため、太陽電池セル１０の両電極１５, １６は、対向する両端部に設けられている。ここで、球状結晶１１と表面部のｎ型拡散層１２とｐｎ接合１３などで光起電力発生部が構成されている。
【００２２】
図１，図２に示すように、光透過性の合成樹脂（例えば、ポリカーボネイト樹脂等）製で矩形板状のケース部材２の表面（手前側の面）と裏面（奥側の面）とには、外側に膨らんだ部分円筒面状の曲面２ａが４列状に形成され、整流ダイオード２０を付随した太陽電池アレイ１９を４列に並設した太陽電池モジュール１９Ａが両曲面２ａに対応してケース部材２の内部に埋設状に収容されている。この整流ダイオード２０は、複数の太陽電池アレイ１９を並列接続して出力を大きくした場合に、太陽電池アレイ１９間の光起電力に差異が生じ、起電力の高い方の太陽電池アレイ１９から低い方の太陽電池アレイ１９に逆電流が流れ、太陽電池アレイ１９が加熱するのを防止する為である。
【００２３】
ここで、整流ダイオード２０について簡単に説明しておくと、図４に示すように、ｎ型シリコン半導体製の球状結晶２１に、ｐ型不純物を拡散したｐ型拡散層２２及びｐｎ接合２３が形成され、前記同様のＴｉＯ2 の絶縁被膜１４と負電極１５a 、正電極１６a 、ペースト膜１７, １８が形成されている。そして、正電極リードピン３と手前側の太陽電池セル１０のＡｌペースト膜１７とが接続され、負電極リードピン４と整流ダイオード２０のＡｇペースト膜１８とが接続され、これらリードピン３, ４は外部回路に接続されている。
【００２４】
ケース部材２の裏面側（図２の奥側）に、散乱反射型合成樹脂（例えば、白色散乱反射型ポリカーボネイト）からなる反射板５（これが反射部材に相当する）が密着状に接着されている。即ち、反射板５は不透明で反射型である為、反射板５のケース部材２の曲面２ａの下側に接触する接触面が部分円筒状の反射面５ａとして作用し、各太陽電池セル１０に対応して設けられた複数の反射面５ａ（部分円筒面）が連続して形成されている。このため、ケース部材２の表面側から入射しケース部材２を透過した太陽光２５は何れかの反射面５ａにより太陽電池アレイ１９の方へ確実に反射する。
【００２５】
次に、この反射板５による太陽光２５の反射作用について、図５に基づいて説明する。太陽電池装置１に太陽光２５が照射されると、曲面２ａを介して太陽電池セル１０に直接照射される太陽光２５により、ｐｎ接合１３は光励起されたキャリア（電子と正孔）を分離して光起電力を発生する。
【００２６】
ところで、これら曲面２ａ同士間のケース部材２に種々の方向から照射された太陽光２５は、太陽電池セル１０に入射することなくケース部材２を透過するが、反射板５の上側の反射面５ａにより反射して太陽電池セル１０の方へ強制的に方向変換されるため、ｐｎ接合１３はこの反射した太陽光２５により、より大きな電流が発生する。ここで、太陽電池セル１０は受光した太陽光２５により最大約0 .6Ｖを発生することができる。尚、ケース部材２の両曲面２ａに対応する内部に円筒状の収容穴を４列状に形成し、これら収容穴に太陽電池アレイ１９を収容させるようにしてもよい。
【００２７】
ここで、図６に示すように、前記太陽電池装置１を部分的に変更した太陽電池装置１Ａを構成してもよい。即ち、反射板５Ａとケース部材２Ａが接触する部分円筒状の反射面５ａが夫々微小な凹凸状（ギザギザ状）に形成されている。この場合、曲面２ａ同士間においてケース部材５Ａに照射された太陽光２５が何れの照射方向から入射しても、ケース部材５Ａを透過することなく、凹凸状の反射面５ａにより乱反射されて太陽電池セル１０の方へ強制的に方向変換されるため、太陽電池セル１０による発電効率を更に向上させることができる。
【００２８】
更に、太陽電池装置１Ｂを図７に示すように構成してもよい。即ち、ケース部材２Ｂを光透過性のポリカーボネイト等の合成樹脂製でチューブ状に形成し、このケース部材２Ｂの内部に１組の整流ダイオード２０と太陽電池アレイ１９を収容し、これら複数のケース部材２Ｂを相互に隣接させた状態で、それらケース部材２Ｂの各々の下半分が反射板５Ｂに埋没状かつ密着状に固定されている。この場合にも、太陽電池セル１０に入射することなくケース部材２Ｂを透過した太陽光２５は部分円筒状の状反射面５ａで確実に反射して太陽電池セル１０に照射されるため、太陽電池セル１０による発電効率を更に向上させることができる。
【００２９】
前述したパネル状の太陽電池装置１を基板上に、図８に示すように、マトリックス状に配設し、各太陽電池装置１のリードピン３，４をターミナル２６を介して外部回路に直接接続及び／又は並列接続した大型パネル状太陽電池装置１Ｃを構成してもよい。この場合には、太陽光２５の受光面積を拡大することで、太陽電池としての高電圧化及び／又は高電流化が可能になる。例えば、各段毎に設けた複数の太陽電池装置１を並列接続して太陽電池装置組とすることで、格段毎の太陽電池装置組から例えば３Ｖが夫々発生する。２段又は３段の太陽電池装置組を直列接続することで６Ｖ、９Ｖが発生する。
【００３０】
また、図９に示すように、多数（例えば、５０〜１００個）の太陽電池セル１０を直列接続して太陽電池アレイ１９を構成し、これら多数の太陽電池アレイ１９をターミナル２６を介して外部回路に並列接続したパネル状太陽電池装置１Ｄを構成してもよい。この場合にも同様に、太陽光２５の受光面積を拡大することで、太陽電池としての高電圧化及び／又は高電流化が可能になる。即ち、太陽電池アレイ１９に設ける太陽電池セル１０の数に応じて発電電圧を変更でき、並列接続する太陽電池アレイ１９の数に応じて発電電流を変更できる。
【００３１】
更に、図１０に示すように、半球状のドーム型芯材２８の表面全体に前述したパネル状太陽電池装置１をマトリックス状に配設し、各太陽電池装置１のリードピンをターミナル（図示略）を介して外部回路に直接接続及び／又は並列接続した半球状太陽電池装置１Ｅを構成してもよい。この場合には、受光面積を拡大できるだけでなく、太陽光２５の照射方向が変化しても、常に同様の受光条件で太陽光２５を受光でき、太陽電池としての高電圧化及び／又は高電流化が可能になる。
【００３２】
第２実施例・・・（図１１、図１２）
この円柱状の太陽電池装置３０は、光透過性のポリカーボネイト等の合成樹脂製のチューブ状に形成したケース部材３１の内部に前述した太陽電池アレイ１９を埋設状に収容し、このケース部材３１の裏面側（図１１の奥側）に、白色散乱反射型ポリカーボネイト等の合成樹脂からなる反射板３４を密着状に接着したものである。但し、整流ダイオード２０は不要であり取り外されている。この場合にも、図１２に示すように、前記実施形態と同様に、ケース部材３１を介して太陽電池セル１０に直接入射される太陽光２５により、ｐｎ接合１３は光励起されたキャリア（電子と正孔）を分離して光起電力を発生する。
【００３３】
更に、太陽電池セル１０に入射することなくケース部材３１に照射される何れの太陽光２５も反射板３４の半球状反射面３４ａで確実に反射して太陽電池セル１０に照射されるため、太陽電池セル１０による発電効率を向上させることができる。ここで、前記実施形態と同様に、ケース部材３１の内部に円筒状の収容穴を形成し、この収容穴に太陽電池アレイ１９を収容させるようにしてもよい。
【００３４】
ところで、図１３に示すように、図１１に示す太陽電池アレイ１９をケース部材３１に収容した複数本（例えば、７本）の円柱状太陽電池アレイ１９を相互に密着させて環状の太陽電池モジュール１９Ｂに構成し、この太陽電池モジュール１９Ｂの中央部に白色散乱反射型ポリカーボネイト等からなる合成樹脂性の反射部材４１を太陽電池モジュールに密着状に充填して太陽電池装置４０を構成してもよい。
【００３５】
この場合、太陽電池装置４０は、種々の方向からの太陽光２５を受光できるため、太陽光２５の受光方向が制約されることなく、何れの方向からの太陽光２５により効率よく光起電力を発生することができる。
【００３６】
【００３７】
ところで、前述した太陽電池セル１０に代えて電光変換部や電極等を有する電光変換型の各種の発光ダイオードを用いた発光装置を構成し、この発光装置に各種の反射部材を設けて発光効率を高めるようにしてもよい。ここで、この発光装置に用いる球状発光ダイオードとして、例えば発明者が出願した国際公開公報WO99/10935号に記載された球状青色発光ダイオード６０について、図１４に基づいて簡単に説明しておく。
【００３８】
この球状青色発光ダイオード６０は、真球状の単結晶のサファイアからなる直径約1.5mm の芯材６１の表面に、ＧａＮバッファ層（厚さ約30nm) ６２、ｎ型ＧａＮ層（厚さ約3000nm) ６３、In0.4Ga0.6N 活性層（厚さ約3nm)６４、ｐ型Al0.2Ga0.8N 層（厚さ約400nm)６５、ｐ型ＧａＮ層（厚さ約500nm)６６を順々に形成し、ｎ型ＧａＮ層６３に達する直径約600 μｍ程度の窓６７を開けて陰極６８を設け、陰極６８と反対側の表面に、ｐ型GaN 層６６の表面に接触する陽極６９を形成したものである。陽極６９から陰極６８に外部から電圧を印加し順電流を流せば、発光ダイオード６０は青色光を発光する。
【００３９】
即ち、図１に示すパネル状の太陽電池装置１において、整流ダイオード２０を省略し且つ太陽電池モジュール１９Ａに代えて、これら複数の発光ダイオード６０を直列接続した発光ダイオードアレイを複数列並列平行に並べた発光ダイオードモジュールを適用してパネル状発光装置を構成する。この場合、発光ダイオードモジュールで発生した光がケース部材５の表裏両面側に出射されるが、反射板５により裏面側の光も表面側に反射するため、発光ダイオードモジュールで発生した全ての光をケース部材５の表面側に効率良く出射させることができ、発光効率を格段に高めることができる。更に、前述した種々の太陽電池装置１Ａ〜１Ｅについても同様に、整流ダイオード２０を省略し且つ太陽電池モジュール１９に代えて発光ダイオードモジュールを適用し、種々の発光装置を構成するようにしてもよい。
【００４０】
また、図１１に示す円柱状の太陽電池装置３０の太陽電池アレイ１９に代えて、複数の発光ダイオード６０を直列接続した発光ダイオードアレイを適用して円柱状発光装置を構成する。この場合、発光ダイオードアレイで発生した光はケース部材３１の表裏両面側に出射されるが、裏面側の光が表面側に反射するため、発光ダイオードアレイで発生した全ての光を反射板３４によりケース部材３１の表面側に効率良く反射させることができ、発光効率を高めることができる。更に、前述した種々の太陽電池装置４０についても同様に、太陽電池モジュールに代えて発光ダイオードモジュールを適用し、種々の発光装置を構成するようにしてもよい。
【００４１】
前記実施形態の変更形態について説明する。
１〕前述した太陽電池装置１，１Ａ〜１Ｅ，３０，４０の各々について、反射板に代えて反射膜を設けるようにしてもよい。
２〕反射板５，５Ａ，５Ｂ，３４は、白色散乱反射型ポリカーボネイト以外に、不透明で耐熱性を有し、光を反射可能な種々の合成樹脂材料で構成してもよい。
３〕反射板５，５Ａ，５Ｂ，３４のケース部材との接触面である反射面を細かい波状に形成したり、この波の周期や高さを不規則に変更してもよい。
【００４２】
４〕本発明は、以上説明した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で種々変更を付加し、各種の球状半導体素子を用いた発電装置や発光装置に適用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、半導体素子アレイと光透過性のケース部材とを備え、ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つケース部材の表面側から入射しケース部材を透過した光を半導体素子アレイの方へ反射可能な反射部材を設けたので、半導体素子アレイはケース部材に入射する直達光だけでなく、反射部材で反射した反射光も受光できるため、受光量が増大し、球状半導体素子による光起電力を増大させ、光電変換効率を格段に高めることができる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイを複数列平行に並べた半導体素子モジュールと光透過性のケース部材とを備え、ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つケース部材の表面側から入射しケース部材を透過した光を半導体素子アレイの方へ反射可能な反射部材を設けたので、半導体素子モジュールはケース部材に入射する直達光だけでなく、反射部材で反射した反射光も受光できるため、受光量が増大し、球状半導体素子による光起電力をより増大させ、光電変換効率を格段に高めることができる。
【００４５】
請求項３の発明によれば、前記反射部材は、ケース部材の裏面に密着させた合成樹脂製の板状反射体からなるので、白色散乱反射型ポリカーボネイト等の板状反射体を用いることで、反射効率を確保でき、しかもケース部材を補強することができる。その他請求項１又は２と同様の効果を奏する。
【００４６】
請求項４の発明によれば、球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイと光透過性のケース部材とを備え、ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つ半導体素子アレイで発生しケース部材の裏面側に透過した光をケース部材の表面側へ反射可能な反射部材を設けたので、半導体素子アレイで発生した光はケース部材の表裏両面側に出射されるが、裏面側の光は反射部材で反射して表面側へ出射するため、半導体素子アレイで発生した全ての光をケース部材の表面側に効率良く反射させることができ、発光効率を高めることができる。
【００４７】
請求項５の発明によれば、球状半導体素子を複数個直列接続した半導体素子アレイを複数列平行に並べた半導体素子モジュールと光透過性のケース部材とを備え、ケース部材の裏面側に密着状に設けられ且つ半導体素子アレイで発生しケース部材の裏面側に透過した光をケース部材の表面側へ反射可能な反射部材を設けたので、半導体素子モジュールで発生した光がケース部材の表裏両面側に出射されるが、裏面側の光は反射部材で反射して表面側へ出射するため、半導体素子モジュールで発生した全ての光をケース部材の表面側に効率良く出射させることができ、発光効率を格段に高めることができる。
【００４８】
請求項６の発明によれば、前記反射部材は、ケース部材の裏面に密着させた合成樹脂製の板状反射体からなるので、請求項３と同様の効果が得られる。その他請求項４又は５と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽電池装置の斜視図である。
【図２】太陽電池装置の断面図である。
【図３】太陽電池セルの断面図である。
【図４】整流ダイオードの断面図である。
【図５】図２のＥ−Ｅ線縦断正面図である。
【図６】変更形態に係る図５の部分拡大縦断正面図である。
【図７】変更形態に係る図５相当図である。
【図８】複数枚のパネルからなる太陽電池装置の平面図である。
【図９】多数の太陽電池アレイを並設した太陽電池装置の平面図である。
【図１０】半球状太陽電池装置の斜視図である。
【図１１】第２実施形態に係る太陽電池装置の断面図である。
【図１２】図１１のＬ−Ｌ線縦断正面図である。
【図１３】複数本の円柱状太陽電池モジュールからなる太陽電池装置の斜視図である。
【図１４】球状青色発光ダイオードの断面図である。
【符号の説明】
１パネル状太陽電池装置
１Ａ〜１Ｅ太陽電池装置
２ケース部材
５反射板
５Ａ、５Ｂ反射板
５ａ半球状反射面
１０太陽電池セル
１５正電極
１６負電極
１９太陽電池アレイ
１９Ａ太陽電池モジュール
１９Ｂ太陽電池モジュール
２５太陽光
３０円柱状太陽電池装置
３４反射板
４０太陽電池装置
６０球状青色発光ダイオード
【図１】
0004276758.tif 000002
【図２】
0004276758.tif 000003
【図３】
0004276758.tif 000004
【図４】
0004276758.tif 000005
【図５】
0004276758.tif 000006
【図６】
0004276758.tif 000007
【図７】
0004276758.tif 000008
【図８】
0004276758.tif 000009
【図９】
0004276758.tif 000010
【図１０】
0004276758.tif 000011
【図１１】
0004276758.tif 000012
【図１２】
0004276758.tif 000013
【図１３】
0004276758.tif 000014
【図１４】
0004276758.tif 000015