(57)【要約】【課題】従来のソーラーセル付き電子時計は、文字板の見返し部に沿ってソーラーセルを湾曲させて貼り付けるが、この湾曲歪みに起因して、ソーラーセルの下部電極、光電変換層、上部電極に亀裂や断線が発生し、この結果、ソーラーセルの光起電力を得られなくなってしまうという問題があった。【解決手段】短辺と長辺を有する帯状の樹脂基板の表面から、下部電極と光電変換層と上部電極と保護膜とを順次積層してなり、保護膜に形成されたスルーホールを介して、下部電極と上部電極のそれぞれに電気的に接続する第１、第２の取り出し電極から、光電変換層で発生する光起電力を取り出せるようにしたソーラーセルにおいて、この第１の取り出し電極と第２の取り出し電極を、ソーラーセルの長辺と直交する方向に対して、所定の角度ずらして形成されたスリットにより電気的に分割し、帯状の樹脂基板の略全面に形成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短辺と長辺を有する帯状の樹脂基板の表面から、下部電極と光電変換層と上部電極と保護膜とを順次積層してなり、前記保護膜に形成されたスルーホールを介して、前記下部電極と前記上部電極のそれぞれに電気的に接続する第１、第２の取り出し電極から、前記光電変換層で発生する光起電力を取り出せるようにしたソーラーセルにおいて、
前記第１の取り出し電極と第２の取り出し電極は、前記長辺と直交する方向に対して、所定の角度ずらして形成されたスリットにより電気的に分割されて、前記帯状の樹脂基板の略全面に形成されている
ことを特徴とするソーラーセル。
【請求項２】
前記第１、第２の取り出し電極は、樹脂中に導電性粉末を含む導電ペーストで形成された電極である
ことを特徴とする請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３】
前記導電ペーストに含まれる前記樹脂と、前記上部電極の表面に形成される前記保護膜は、同じ樹脂材料により形成される
ことを特徴とする請求項２に記載のソーラーセル。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のソーラーセルにおける前記樹脂基板の長辺側を湾曲させて、文字板の外周部であって、当該文字板に対して略垂直に配置した
ことを特徴とするソーラーセル付き電子時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーセル、およびそのソーラーセルを搭載したソーラーセル付き電子時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、電子時計の低消費電力化と、ソーラーセルで発電した電力を効率よく充放電できる電子回路の改良により、小面積のソーラーセルで電子時計を駆動できるソーラーセル付き電子時計が数多く提供されている。
【０００３】
従来の、ソーラーセル付き電子時計は、細長い帯状ソーラーセルを、風防ガラスと文字板間の内周壁、すなわち見返し部の外周に、文字板に対して略垂直に湾曲して配置した構造となっている（例えば、特許文献１参照のこと）。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載された従来のソーラーセル付き電子時計を説明する。
この従来のソーラーセル付き電子時計は、ケース内に文字板と指針を載せたムーブメントを収容し、文字板表面に配した見返しリングの外周、つまり文字板と風防ガラスの間隙の文字板外周である見返しリング外周に、帯状のソーラーセルを配して構成される。外部からの光は、風防ガラスと見返しリングを透過してソーラーセルに到達し、光エネルギーを電気エネルギーに変換して、電子時計を駆動する。
【０００５】
上記構成のソーラーセル付き電子時計とすれば、不透明な文字板を使用することができるようになり、自由な時計のデザイン設計が可能となる。
【０００６】
次に、上記ソーラーセル付き電子時計に搭載されるソーラーセルについて、以下、図面に基づいて説明する。図５（ａ）は、従来のソーラーセルの平面図であり、図５（ｂ）は、従来のソーラーセルのＥ−Ｅ´断面図である。
【０００７】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、ソーラーセル２１０は、透明な樹脂基板２０１上に、非晶質シリコン膜からなる光電変換層２０３を、下部電極２０２と上部電極２０４とで挟持して構成されている。さらに、光電変換層２０３を含む上部電極２０４の表面は、絶縁性の樹脂からなる保護膜２０５で被覆され、保護膜２０５に設けられた第１、第２のスルーホール２０６ａ、２０６ｂにおいて、下部電極２０２と上部電極２０４が露出している。そして、第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂは、第１、第２のスルーホール２０６ａ、２０７ｂを通して、それぞれ下部電極２０２、上部電極２０４と接続されている。
【０００８】
なお、第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂは、基材が樹脂からなる導電ペーストにより形成されてなり、この基材の樹脂材料により保護膜２０５との密着性を向上させている。
【０００９】
また、第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂにおけるソーラーセル２１０と外部機器との電気的接触を安定させるため、第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂは、第１、第２のスルーホール２０６ａ、２０６ｂ直上において凹みが出来ないように、導電ペーストを保護膜２０５よりも十分に厚く形成している。
【００１０】
この様にして構成された従来のソーラーセル２１０は、樹脂基板２０１側から入射した光を、透明な下部電極２０２を透過させ、光電変換層２０３で電気エネルギーに変換され
た光起電力を、下部電極２０２と上部電極２０４に接続された第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂを経て外部に取り出す。
【００１１】
また、このソーラーセル２１０における第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂは、樹脂基板２０１の長辺方向の一端に集約されている。このような構造にしてあれば、見返しリングの外周にソーラーセルを巻きつけて、第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂを介して容易に光起電力を取り出すことができ、時計の径サイズ（文字板外形サイズ）が変わっても、共通のセルを使用できる。
【００１２】
【特許文献１】ＷＯ２００４−０６６０４２号パンフレット（第６−７頁、第２図、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載のソーラーセル２１０をソーラーセル付き電子時計に搭載した場合に、比較的大きなサイズの男性向け円形文字板のソーラーセル付き電子時計（２６〜３０φ）では特に問題が生じないが、文字板サイズが小さい女性向けソーラーセル付き電子時計（１６〜２０φ）に搭載した場合には、以下の問題が生じる場合がある。
【００１４】
特許文献１に記載のソーラーセル付き電子時計では、ソーラーセル２１０を、見返しリングの外周に沿って湾曲させて配置している。従って、この文字板外形を小さくした場合は、必然的にこのソーラーセル２１０の曲率が大きくなり、ソーラーセル２１０には大きな曲げ応力が掛かり、歪んだ状態となる。
【００１５】
前述したように、第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂは、保護膜２０５とともに樹脂を使用して、両部材の密着性を向上させているので、その機械的特性は保護膜２０５と同様ではあるものの、保護膜２０５よりも厚く形成されている。したがって、図５（ｂ）に示すように、ソーラーセル２１０の、第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂによって被覆されている部分と、その他の部分では積層構造が異なり、セルを湾曲させたときの湾曲の度合が変わることになる。
【００１６】
つまり、特に図５（ｂ）の矢印Ｆ、Ｇで示す部分において、ソーラーセル２１０が変曲して応力が集中し、この部分の下部電極２０２、光電変換層２０３、上部電極２０４に、ソーラーセル２１０の長辺方向に対して直交する方向に、亀裂や断線が発生し、この結果、ソーラーセル２１０の光起電力を得られなくなってしまうという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明の目的は上記課題を解決し、セルを大きく湾曲させて様々な環境下にあっても、常に安定して所望の光電変換量を得ることができるソーラーセルと、そのソーラーセルを搭載したソーラーセル付き電子時計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明のソーラーセルおよびそのソーラーセルを搭載したソーラーセル付き電子時計は、基本的に下記記載の構成を採用するものである。
【００１９】
本発明のソーラーセルは、短辺と長辺を有する帯状の樹脂基板の表面から、下部電極と光電変換層と上部電極と保護膜とを順次積層してなり、保護膜に形成されたスルーホールを介して、下部電極と上部電極のそれぞれに電気的に接続する第１、第２の取り出し電極から、光電変換層で発生する光起電力を取り出せるようにしたソーラーセルである。そして、この第１の取り出し電極と第２の取り出し電極は、ソーラーセルの長辺と直交する方向に対して、所定の角度ずらして形成されたスリットにより電気的に分割されており、帯
状の樹脂基板の略全面に形成されている。
【００２０】
また、上記第１、第２の取り出し電極は、樹脂中に導電性粉末を含む導電ペーストにより形成することができる。
【００２１】
また、上記導電ペーストに含まれる樹脂と、上部電極の表面に形成される保護膜に、同じ材料の樹脂を用いる方が望ましい。
【００２２】
また、本発明のソーラーセル付き電子時計は、前述したソーラーセルを、その樹脂基板の長辺側を湾曲させて、文字板の外周部であって、この文字板に対して略垂直に配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
以上に述べたように、本発明のソーラーセルは、第１の取り出し電極と第２の取り出し電極が、ソーラーセルの長辺と直交する方向に対して、所定の角度ずらして形成したスリットにより電気的に分割されて、帯状の樹脂基板の略全面に形成されている。従って、ソーラーセルを大きく湾曲させて歪みが生じたとしても、湾曲によって発生する応力が、ソーラーセルの特定の箇所に集中せず、下部電極、光電変換層と上部電極の亀裂や断線といった損傷を防ぐことが出来る。これにより、光電変換層で発電した光起電力を、安定して外部に取り出すことが可能となり、ソーラーセルの機能が損なわれることは無い。
【００２４】
また、このセルの信頼性が向上したソーラーセルを電子時計に搭載したからこそ、安定した運針を可能とするソーラーセル付き電子時計となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のソーラーセルの最大の特徴は、大きな曲率で湾曲させて電子時計に装着できる信頼性の高いソーラーセルの構造にあるが、本発明のソーラーセル付き電子時計の基本的な構造および外観は、従来技術で説明したソーラーセル付き電子時計と基本構成は同じである。
【００２６】
まず、本発明のソーラーセル付き電子時計の構成について説明する。図１は、本発明のソーラーセル付き電子時計の構成を示す図面であり、本図（ａ）はその正面図を、本図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ’部分断面図を示している。
【００２７】
図１（ａ）（ｂ）に示すように、本発明のソーラーセル付き電子時計１００は、ケース１７内に文字板１５と指針１４を載せたムーブメント１６を収容し、ケース１７上面を風防ガラス１３で覆っている。そして、見返し部、つまり文字板１５と風防ガラス１３の間隙の文字板外周部であって、透光性の見返しリング１２の外周に細長い帯状のソーラーセル１０を貼り付けてあり、文字板１５に対して略垂直に配置される。
【００２８】
そして、外部からの光は、風防ガラス１３と見返しリング１２を透過してソーラーセル１０に到達し、光エネルギーを電気エネルギーに変換して、ムーブメント１７に内蔵される二次電池（図示せず）にこの電気エネルギーを蓄える。そして、ここで蓄えられた電気エネルギーにより、電子時計を駆動する。
【００２９】
このソーラーセル１０は、透明樹脂を基板とする可撓性のフレキシブルソーラーセルであって、見返しリング１２の外周の曲率に沿って湾曲させて配置することにより、光エネルギーを、見返しリング１２を透過してソーラーセル１０に取り込む。
【００３０】
この様に、見返し部の外周にソーラーセル１０を配置する利点は、表面が褐色のソーラ
ーセル１０が目立たず、文字板１５の材質やデザインの制約がなくなり、かつ、明るい色の文字板も採用できることである。また、文字板１５外周に透光性の見返しリング１２を配置して、この見返しリング１２の外周に細長い帯状ソーラーセル１０を貼り付けることで、表面が褐色のソーラーセル１０が直接見え難くなるため、さらに時計デザインの自由度が向上する。
【００３１】
次に、上記ソーラーセル付き電子時計１００に搭載される、本発明のソーラーセルの構成例について説明する。図２（ａ）は、本発明のソーラーセルの平面図であり、図２（ｂ）は、本図（ａ）に示すソーラーセルのＢ−Ｂ’断面に対応した図面である。
【００３２】
図２（ａ）（ｂ）に示す透明な樹脂基板１は、短辺と長辺を有した帯状の形状となっており、成膜工程やエッチング工程に耐えるように、耐熱性、耐化学薬品、機械的強度に優れた、透光性のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などを用いている。
【００３３】
この帯状の樹脂基板１の表面には下部電極２があって、代表的な透明導電材料のＩＴＯ（インジュウム錫酸化物）の他に、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化錫）等を用いて形成されている。また、この透明な下部電極２上に、ＰＩＮ接合で構成された非晶質シリコン膜の光電変換層３と、アルミニウムやチタン等の金属層である上部電極４と、エポキシ、フェノール、ポリエステルなどの樹脂からなる保護膜５が順次積層されている。
【００３４】
また、図２（ａ）（ｂ）に示すように、第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂは、樹脂基板１の略全面を被覆しており、保護膜５によって形成されている第１、第２のスルーホール６ａ、６ｂにおいて、それぞれ下部電極２と上部電極４と接続するとともに、ソーラーセル１０の長辺と直交する方向Ｃ−Ｃ’に対して、所定の角度ずらして形成したスリットにより電気的に分割されている。ここで、ソーラーセル１０の長辺と直交する方向Ｃ−Ｃ’に対して、スリットの方向を示すＤ−Ｄ’は角度θだけずれており、例えば、本実施例では３０度とした。
【００３５】
この様に構成したことにより、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、上記スリットを除いて、ソーラーセル１０の積層構造が均一になり、さらに、スリットが、ソーラーセル１０の長辺と直交する方向Ｃ−Ｃ’に対して、所定の角度θ（例えば３０度）だけずれているので、ソーラーセル１０を大きく湾曲させた際には、ソーラーセル１０の長辺方向に対して直交する方向において、特定箇所に応力が集中することを防ぐことができる。その結果、光電変換層３で発電した光起電力は短絡することなく外部へ取り出すことができる。
【００３６】
なお、第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂの材料には、樹脂中に導電性粉末を含む導電ペーストを用いる。この導電ペーストは、保護膜５との密着性を良くするために、保護膜５と同じ樹脂材料を用いることが好ましい。なお、ここで導電性粉末としては、カーボンや銀などを用いている。
【００３７】
ここで、本発明のソーラーセル１０と、従来のソーラーセル２１０を大きく湾曲させた際の作用の差異について説明する。
図３（ａ）（ｂ）は、本発明のソーラーセル１０と従来のソーラーセル２１０を湾曲させた際の部分斜視図であり、第１、第２の取り出し電極が集約されている樹脂基板の一端を示している。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、従来のソーラーセル２１０を大きく湾曲させた際には、第１、第２の取り出し電極２０７ａ、２０７ｂによって被覆されている部分と、その他の部分では積層構造が異なるために、特に矢印Ｆ、Ｇ付近において、セルの湾曲の度合が変わっ
て曲げ応力が集中し、この近傍においてソーラーセル１０の長辺と直交する方向に、下部電極、光電変換層、および上部電極の亀裂や断線が生じていた。
【００３９】
それ対して、本発明のソーラーセル１０によれば、セルを大きく湾曲させたとしても、図３（ａ）に示すように、このソーラーセル１０は、導電ペーストからなる第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂが、樹脂基板１の略全面を被覆しており、従来のソーラーセル２１０の矢印Ｆに相当する部分に取り出し電極７ｂ（導電ペースト）が存在しているため、この付近に曲げ応力が集中することがない。また、第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂを電気的に分割しているスリットは、長辺と直交する方向に対して、所定の角度ずらして形成してあるので、従来のソーラーセル２１０の矢印Ｇに相当するような、ソーラーセル２１０の長辺方向に対して直交する方向に曲げ応力が集中することがない。すなわち、本発明のソーラーセル１０によれば、セルは均一に変形する。
【００４０】
この様に、本発明のソーラーセル１０では、セルを大きく湾曲させた際の歪みによって生じたストレスが、その特定箇所に集中しないので、下部電極２を構成する透明導電材や、光電変換層３を構成する非晶質シリコン膜、上部電極４を構成する金属層に亀裂や断線が発生することがない。これにより、光電変換層３で発電した光起電力を、第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂから常に安定して、外部に取り出すことが可能となる。
【００４１】
次に、このような構成のソーラーセルの製造プロセスを、図面に基づいて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明のソーラーセル１０の製造工程を示す図である。
【００４２】
まず、図４（ａ）に示すように、透明な樹脂基板１の表面に、ＩＴＯなどの透明導電材料をスパッタリング法により成膜した後、ウエットエッチング法やドライエッチング法によって不要な部分を除去し、前述したソーラーセルの形状に合わせて、下部電極２を帯状に加工する。
【００４３】
次に、この透明な下部電極２上に、プラズマＣＶＤ法を用いてＰＩＮ接合で構成された非晶質シリコン膜からなる光電変換層３と、スパッタリング法を用いてアルミニウムやチタンからなる上部電極４とを、順次積層して形成する。この後、光電変換層３と上部電極４を、ウエットエッチング法やドライエッチング法を用いて帯状に加工する。この際、帯状になった下部電極２の一端を、図４（ａ）のように光電変換層３と上部電極４の積層体から露出させ、下部電極２の他の部分は、光電変換層３と上部電極４の積層体で被覆する形態とする。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように、帯状の樹脂基板１の一端に位置する、下部電極２の露出部分と、上部電極４の露出部分を除いて、保護膜５で、第１、第２のスルーホール６ａ、６ｂを残して被覆する。この保護膜５には絶縁性と耐環境性の機能を有する保護膜材料を選定し、例えばエポキシ、フェノール、ポリエステルなどの樹脂を使用して、スクリーン印刷法により形成する。
【００４５】
そして、図４（ｃ）に示すように、樹脂中にカーボンまたは銀のフィラーを含んだ導電ペーストを用いて、第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂを、スクリーン印刷法などにより、帯状の樹脂基板１の略全面を被覆するように形成する。このとき、第１、第２のスルーホール６ａ、６ｂに導電ペーストを充填して、第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂを、下部電極２と上部電極４にそれぞれ接続させる。
【００４６】
なお、保護膜５と第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂ間の密着性が良くなるように、第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂを構成する導電ペーストの樹脂は、保護膜５と同じ材料にすることが望ましい。以上の工程を経て、本発明のソーラーセル１０が完成する。
【００４７】
前述したように、本発明のソーラーセル１０の、第１、第２の取り出し電極７ａ、７ｂは、図２（ａ）に示すようにソーラーセル１０の長辺と直交する方向に対してずらしたスリットにより電気的に分割されており、両電極が短絡しない。また、本発明の構成では、第１の取り出し電極７ａと第２の取り出し電極７ｂが、ソーラーセル１０の長辺と直交する方向に対してずらしたスリットにより電気的に分割され、帯状の樹脂基板１の略全面に形成されている。従って、ソーラーセル１０を大きく湾曲させて歪みが生じたとしても、セルの湾曲によって発生する曲げ応力がソーラーセル１０の特定の箇所に集中することがない。これにより、下部電極２、光電変換層３、および上部電極４の亀裂や断線といった損傷を、極力防ぐことが出来、光電変換層３で発電した光起電力を、安定して外部に取り出すことが可能なソーラーセル１０とすることができる。そして、このソーラーセル１０を搭載したソーラーセル付き電子時計は、信頼性の高い時計となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のソーラーセル付き電子時計の構成を示す図面である。
【図２】本発明のソーラーセルの平面図および断面図である。
【図３】本発明のソーラーセルを大きく湾曲させた際の状態を説明するための図である。
【図４】本発明のソーラーセルの製造工程を示す図である。
【図５】従来のソーラーセル付き電子時計に搭載されるソーラーセルの断面図と平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  樹脂基板
２  下部電極
３  光電変換層
４  上部電極
５  保護膜
６ａ  第１のスルーホール
６ｂ  第２のスルーホール
７ａ  第１の取り出し電極
７ｂ  第２の取り出し電極
１０  ソーラーセル
１２  見返しリング
１４  指針
１５  文字板
１６  ムーブメント
１７  ケース
１００  ソーラーセル付き電子時計
【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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