JP2013110356A - 太陽電池モジュール及び太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用に伴う集光機能の低下を抑制し、長期に渡って優れた集光機能を発揮できるようにした、太陽電池モジュールおよびこれを用いた太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】外部から入射した光を蛍光体７、８によって吸収し、蛍光体７、８から放射された光を内部で伝播させて少なくとも一つの端面２ｃから射出させる集光部材２と、集光部材２の端面２ｃに設置されて端面２ｃから射出された光を受光して電力を発生する太陽電池素子３と、を有する太陽電池モジュール１である。蛍光体が有機蛍光体８と無機蛍光体７とを有してなり、無機蛍光体７の少なくとも１種が紫外光を吸収して発光する紫外光吸収蛍光体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール及び太陽光発電装置に関する。

導光体の端面に太陽電池素子を設置し、導光体の内部を伝播した光を太陽電池素子に入射させて発電を行う太陽光発電装置として、特許文献１に記載の太陽光発電装置（太陽エネルギー回収窓）が知られている。この太陽光発電装置は、導光体を窓として用いる窓型の太陽光発電装置であり、導光体の一主面から入射した太陽光の一部を導光体の内部に伝播させて、太陽電池素子に導くように構成されている。導光体の表面には蛍光体が塗布されており、導光体に入射した太陽光によって蛍光体は励起され、発光する。蛍光体から放射された光（蛍光）は導光体の内部を伝播し、太陽電池素子に入射することにより、発電が行われるようになっている。

また、特許文献２には、蛍光塗料を透明板に分散させた集光板を複数枚積層した平面集光器であって、光が入射する側に近い集光板ほど蛍光染料の吸収波長を短波長にすることにより、単位面積当りの集光量を多くする構造のものが提案されている。

特開平３−２７３６８６号公報 特開昭６３−１５９８１２号公報

ところで、特許文献１の太陽光発電装置や特許文献２の平面集光器では、太陽光の集光を目的として蛍光体が用いられているが、蛍光体としては太陽光中のできるだけ多くの波長の光を利用できることが望ましいため、このような性能に優れた有機蛍光体が主に用いられている。無機蛍光体は有機蛍光体に比べて蛍光量子収率が低く、さらに粒子径が大きいことから散乱を起こして導光に乱れを生じさせるため、従来では有機蛍光体の方がより好適に用いられている。

しかしながら、有機蛍光体はその原子間の結合を解離するエネルギーが紫外光の波長領域にあり、紫外光によって原子間の結合が壊れることで劣化する。劣化後の蛍光体分子は、目的とする蛍光体としての物性を示さず、集光を阻害するようになるため、このような有機蛍光体を用いた太陽光発電装置や集光器では、使用に伴って集光機能が大幅に低下してしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、使用に伴う集光機能の低下を抑制し、長期に渡って優れた集光機能を発揮できるようにした、太陽電池モジュールおよびこれを用いた太陽光発電装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の太陽電池モジュールは、外部から入射した光を蛍光体によって吸収し、前記蛍光体から放射された光を内部で伝播させて少なくとも一つの端面から射出させる集光部材と、前記集光部材の前記端面に設置されて前記端面から射出された光を受光して電力を発生する太陽電池素子と、を有し、前記蛍光体が有機蛍光体と無機蛍光体とを有してなり、前記無機蛍光体の少なくとも１種が紫外光を吸収して発光する紫外光吸収蛍光体であることを特徴とする。

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、透明基材中に前記蛍光体が分散させられたものであることを特徴とする。

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、光の入射面側での前記紫外光吸収蛍光体の濃度が、光の入射面側と反対の側での前記紫外光吸収蛍光体の濃度に比べて高いことを特徴とする。

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、透明基材表面に前記蛍光体を分散させてなる蛍光体層が設けられたものであることを特徴とする。

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、前記蛍光体層の、前記透明基材と反対の側の表面に、透明層が設けられたものであることを特徴とする。

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、光の入射側に配置された第１層と、該第１層の後方に配置された第２層とを有してなり、前記第１層は前記無機蛍光体を有し、前記第２層は前記有機蛍光体を有してなることを特徴とする。

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、前記第１層と第２層との間に透明層を有し、該透明層は、前記第２層の透明基材の屈折率より低い屈折率であることを特徴とする。

また、前記太陽電池モジュールにおいては、前記紫外光吸収蛍光体の発光波長のピークが、他の蛍光体の吸収波長のピークよりも長波長側にあることを特徴とする。

また、前記太陽電池モジュールにおいては、前記無機蛍光体として、量子ドット蛍光体を有することを特徴とする。

本発明の太陽光発電装置は、前記の太陽電池モジュールを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、集光部材が有機蛍光体と無機蛍光体とを有し、無機蛍光体の少なくとも１種が紫外光を吸収して発光する紫外光吸収蛍光体であるので、紫外光吸収蛍光体が入射光中の紫外光を吸収して発光することにより、有機蛍光体は紫外光の吸収が抑制され、したがって劣化が抑制される。これにより、集光部材は使用に伴う集光機能の低下が抑制され、したがってこの集光部材を有する太陽電池モジュールおよびこれを用いた太陽光発電装置は、長期に渡って優れた集光機能を発揮するようになる。

本発明に係る太陽電池モジュールの第１実施形態を示す図であり、（ａ）は太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の要部側断面図である。 太陽光スペクトルを示す図である。 紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）の特性を示すスペクトル図である。 （ａ）、（ｂ）は第１実施形態の変形例を示す要部側断面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第２実施形態の要部側断面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第３実施形態を示す図であり、（ａ）は太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の要部側断面図である。 無機蛍光体で紫外光が吸収された後の、太陽光スペクトルを示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は第３実施形態の変形例を示す要部側断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は第３実施形態の別の変形例を示す要部側断面図である。 （ａ）、（ｂ）は図９に示した第３実施形態の変形例を示す要部側断面図である。 （ａ）は本発明に係る太陽電池モジュールの第４実施形態の要部側断面図、（ｂ）は変形例を示す要部側断面図である。 フェルスター機構の説明図である。 フェルスター機構の説明図である。 （ａ）は本発明に係る太陽電池モジュールの第５実施形態の要部側断面図、（ｂ）は変形例を示す要部側断面図である。 無機蛍光体の発光特性および有機蛍光体の吸収特性を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は無機蛍光体が発光した光の導光される効率を説明するための模式図である。 太陽光発電装置の概略構成図である。

以下、本発明を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各構成要素を認識可能な大きさとするために、各構成要素の縮尺を適宜変更している。
［第１実施形態］
図１（ａ）は、本発明に係る太陽電池モジュールの第１実施形態の概略構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の要部側断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように太陽電池モジュール１は、矩形板状の集光板２（集光部材）と、集光板２の第１端面２ｃから射出された光を受光する太陽電池素子３と、集光板２と太陽電池素子３とを一体に保持する枠体４と、を備えて構成されている。
集光板２は、光入射面となる第１主面２ａと、第１主面２ａと反対の側の第２主面２ｂと、光射出面となる前記第１端面２ｃと、その他の端面とを備えている。本実施形態では、第１端面２ｃ以外の端面には、反射層５が設けられている。

この集光板２は、ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂など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無機材料からなる透明基材６中に、複数種の蛍光体を分散させたものである。蛍光体は、紫外光または可視光を吸収して可視光または赤外光を発光し放射する光機能材料であり、図１（ｂ）に示すように本実施形態では無機蛍光体７と有機蛍光体８の両方が用いられて、透明基材６中にほぼ均一に分散させられている。なお、可視光は３８０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域の光であり、紫外光は３８０ｎｍ未満の波長領域の光であり、赤外光は７５０ｎｍよりも大きい波長領域の光である。

分散させられた蛍光体のうち無機蛍光体７は、本実施形態では紫外光を吸収して５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度またはそれ以上の波長の可視光または赤外光を発光する、紫外光吸収蛍光体が用いられている。また、有機蛍光体８は、主に可視光を吸収して吸収した波長より長波長の可視光を発光するものが用いられ、本実施形態では第１有機蛍光体８ａと第２有機蛍光体８ｂとが用いられている。

具体的には、本実施形態では無機蛍光体７（紫外光吸収蛍光体）として、波長５１５ｎｍに発光ピークを示す希土類蛍光体［ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ］が用いられている。また、有機蛍光体８の第１有機蛍光体８ａとして、波長４９０ｎｍに発光ピークを示すBASF社製Lumogen F Yellow 083（商品名）が用いられ、第２有機蛍光体８ｂとして、波長５７８ｎｍに発光ピークを示すBASF社製Lumogen F Red 305（商品名）が用いられている。これら蛍光体７、８（８ａ、８ｂ）は、特に限定されることなく、予め設定された所定の量比で混合され、集光板２を成型する際に透明基材６の材料中に混合され、均一に分散されている。

なお、本発明においては、無機蛍光体７や有機蛍光体８については前記のものに限定されることなく、種々のものが使用可能である。
例えば無機蛍光体７としては、赤色発光の蛍光体であるＧｄＢＯ_３：Ｅｕ、Ｇｄ_２Ｏ_３：Ｅｕ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｅｕ、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２：Ｅｕ、ＧｄＶＯ_４：Ｅｕ、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２：Ｃｅ，Ｃｒ、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ_２Ｏ_３：Ｅｕ、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、ＩｎＢＯ_３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｉｎ）ＢＯ_３：Ｅｕなどや、緑色発光の蛍光体であるＧｄ_２Ｏ_３：Ｔｂ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｐｒ、Ｇｄ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｔｂ、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２：Ｔｂ、Ｙ_２Ｏ_３：Ｔｂ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ，Ｄｙ、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、ＩｎＢＯ_３：Ｔｂ、ＭｇＧａ_２Ｏ_４：Ｍｎなど、さらに青色発光の蛍光体であるＹＡｌＯ_３：Ｃｅ、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ、Ｇｄ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ、ＹＴａＯ_４：Ｎｂ、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＣａＷＯ_４、ＣｄＷＯ_４、ＺｎＷＯ_４、ＭｇＷＯ_４、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ、ＹＰＯ_４：Ｃｌなどが用いられる。

また、有機蛍光体８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、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や、クマリン色素系染料であるベーシックイエロー５１や、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や、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。

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、蛍光性があれば本発明の蛍光体として使用可能である。
また、本実施形態では、無機蛍光体７を前記したように１種類のみ使用し、したがってこの無機蛍光体７を、紫外光を吸収して可視光を発光する紫外光吸収蛍光体としたが、本発明では、無機蛍光体７についても複数種用いるようにしてもよい。その場合に、複数種の無機蛍光体７のうち少なくとも１種が、紫外光吸収蛍光体であればよい。ただし、全てが紫外光吸収蛍光体であるのが好ましいのは、もちろんである。
また、有機蛍光体８については２種類の蛍光体を用いたが、１種類のみでもよく、３種類以上であってもよい。

前記透明基材６としては、外光を有効に取り込めるように、例えば３６０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長領域の光に対して９０％以上、より好ましくは９３％以上の透過率を有するものが好適である。例えば、ＰＭＭＡ樹脂等のアクリル基板や、シリコン樹脂基板、石英基板などが、広い波長領域に光に対して高い透明性を有することから好適に用いられる。

集光板２の第１主面２ａと第２主面２ｂとは、互いに平行でかつ平坦な面となっている。集光板２の第１端面２ｃ以外の全ての端面には、集光板２の内部からその外部に向けて進行する光（蛍光体から放射された光）を集光板２の内部に向けて反射する反射層５が、当該端面に空気層を介して又は当該端面に空気層を介さずに直接接して設けられている。また、集光板２の第２主面２ｂには、集光板２の内部からその外部に向けて進行する光（蛍光体から放射された光）、または第１主面２ａから入射したものの光機能材料に吸収されずに第２主面２ｂから射出した光を、集光板２の内部に向けて反射する反射層（図示せず）が、第２主面２ｂに空気層を介してまたは第２主面２ｂに空気層を介さずに直接接して設けられている。

このような端面や第２主面２ｂに設けられる反射層５としては、銀やアルミニウム等の金属膜からなる反射層や、ＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）反射フィルム（３Ｍ社製）等の誘電体多層膜からなる反射層などが用いられる。また、反射層としては、入射した光を鏡面反射する鏡面反射層でもよく、入射した光を散乱反射する散乱反射層でもよい。反射層に散乱反射層を用いた場合には、太陽電池素子３の方向に直接向かう光の光量が増えるため、太陽電池素子３への集光効率が高まり、発電量が増加する。また、反射光が散乱されるため、時間や季節による発電量の変化が平均化される。なお、散乱反射層としては、マイクロ発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）（古河電工社製）などが用いられる。

太陽電池素子３は、受光面が集光板２の第１端面２ｃに対向して配置されている。この太陽電池素子３は、第１端面２ｃと光学接着されていることが好ましい。太陽電池素子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使用することができる。中でも、化合物半導体を用いた化合物系太陽電池や量子ドット太陽電池は、高効率な発電が可能であることから、太陽電池素子３として好適である。化合物系太陽電池としては、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）_２、ＣｕＩｎＳ_２、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等が挙げられる。また、量子ドット太陽電池としては、Ｓｉ、ＩｎＧａＡｓ等が挙げられる。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。

なお、図１（ａ）では、太陽電池素子３を集光板２の１つの端面２ｃのみに設置した例を示したが、太陽電池素子３は集光板２の複数の端面に設置してもよい。太陽電池素子３を集光板２の一部の端面（１辺、２辺または３辺）に設置する場合には、太陽電池素子３が設置されていない端面には反射層５を設置することが好ましい。

枠体４は、アルミニウム等のフレームからなり、集光板２の第１主面２ａを外部に臨ませ、その状態で集光板２の四周を保持するとともに、太陽電池素子３も集光板２とともに保持している。集光板２の第１主面２ａを外部に臨ませる開口部には、ガラス等の透明部材が嵌め込まれていてもよい。このような構成のもとに集光板２は、枠体４から外部に臨む第１主面２ａが光入射面となっており、集光板２の第１端面２ｃが光射出面となっている。

本実施形態において用いられる蛍光体のうち、有機蛍光体８は、前述したように太陽光中の広い波長域の光を利用できるため、集光に関しては優れた性能を有している。しかし、有機蛍光体８は、その原子間の結合を解離するエネルギーが、紫外光の波長領域にある。例えば、代表的な原子間結合であるＣ−Ｃ結合は、その解離エネルギーに相当する波長が３４０ｎｍであり、同様にＳｉ−Ｃは３７０ｎｍ、Ｃ−Ｏは３７０ｎｍ、Ｓｉ−Ｏは２７０ｎｍ、Ｃ−Ｈは２９０ｎｍである。したがって、３８０ｎｍ未満の波長である紫外光を受けることにより、有機蛍光体８はその原子間の結合が壊れ、劣化して蛍光をなさなくなる。また、劣化の状態によっては、透明基材６を黄変させるなど集光を阻害するおそれもある。

図２は、太陽光スペクトルを示す図（グラフ）である。図２に示すように、太陽光スペクトル中には３８０ｎｍ未満の紫外光が少なくない割合で含まれている。したがって、この太陽光を長時間（長期間）受けると、各原子間の結合解離エネルギーに相当する波長の光（紫外光）が照射されることにより、有機蛍光体８はその原子間の結合が解離され、劣化する。特に、有機蛍光体８が紫外光域に励起スペクトルのピークを有する場合、この有機蛍光体は紫外光に対する感度が高くなるため、劣化も大きく（速く）なる。なお、紫外光域に励起スペクトルのピークを有する有機蛍光体ではなくても、長時間紫外光の照射を受けることにより、劣化が生じる。

そこで、本発明では有機蛍光体８とともに、紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）を用い、これらを集光板２内に均一に分散させることにより、有機蛍光体８の劣化を抑制している。すなわち、本実施形態で用いる紫外光吸収蛍光体［ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ］は、図３中破線で示すように主に紫外光域で励起し、実線で示すように可視光域である波長５１５ｎｍに発光のピークを有する。したがって、この紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）が紫外光を吸収し発光することにより、有機蛍光体８が紫外光の照射を受ける度合いが少なくなり、これによって有機蛍光体８は紫外光による劣化が抑制される。

また、蛍光体が太陽光のうち効率良く吸収できる波長範囲は、一般的な有機蛍光体ではおおよそ３８０ｎｍ〜６００ｎｍであるのに対し、図３に示したような励起スペクトルを有する紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）を併用することで、３００ｎｍ〜６００ｎｍに拡大する。すなわち、図１中に二点鎖線で示すように、無機蛍光体７と有機蛍光体８の両方で集光がなされるため、集光効率が高くなる。これは、エネルギーとして比較すると、有機蛍光体のみを用いる場合に比べ、紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）を併用することにより、１．１倍の光を吸収することができることになる。

したがって、本実施形態の太陽電池モジュール１にあっては、有機蛍光体８と紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）とを併用したので、紫外光吸収蛍光体が入射光中の紫外光を吸収して発光することにより、有機蛍光体８が紫外光を吸収するのを抑制し、その劣化を抑制することができる。よって、集光板２の使用に伴う集光機能の低下を抑制することができ、したがってこの集光板２を有する太陽電池モジュール１は、長期に渡って優れた集光機能を発揮するようになる。
また、有機蛍光体８と紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）とを併用したことにより、太陽光のうち効率良く吸収できる波長範囲を拡張したので、集光効率を高めて発電効率を向上することができる。

また、集光板２が無機蛍光体７と、波長４９０ｎｍに発光ピークを有する第１有機蛍光体８ａと、波長５７８ｎｍに発光ピークを有する第２有機蛍光体８ｂとを有しているので、無機蛍光体７で吸収した光を第１有機蛍光体８ａにエネルギー移動させ、さらに第１有機蛍光体８ａから第２有機蛍光体８ｂにエネルギー移動させることで、より高い効率で光を太陽電池素子３に導くことができる。例えば、無機蛍光体７で発光した光を第１有機蛍光体８ａに吸収させて第１有機蛍光体８ａを蛍光（発光）させ、第１有機蛍光体８ａで発光した光を第２有機蛍光体８ｂに吸収させて第２有機蛍光体８ｂを蛍光（発光）させることができる。すなわち、このような各蛍光体の間でエネルギー移動理論が適応されることにより、発光ピークが最も長波長である蛍光体のみを発光させることができ、これによって蛍光体の蛍光量子収率を高めることができる。
エネルギー移動としては、特に後述する光機能材料間のフェルスター機構によって励起エネルギーが移動することにより、最も発光スペクトルのピーク波長が大きい光機能材料で発光させることができる。

なお、本実施形態では、集光板２（集光部材）を、透明基材６中に蛍光体７、８を分散させて構成したが、本発明の集光板（集光部材）はこのような構成に限定されることなく、例えば図４（ａ）や図４（ｂ）に示すような構成のものを用いることができる。すなわち、図４（ａ）に示すように、アクリル板等からなる板状の透明基材６の表面に蛍光体（図示せず）を分散させた塗料を塗布し、蛍光体層９を形成した集光板を用いてもよい。また、図４（ｂ）に示すように前記蛍光体層９の表面（透明基材６と反対の側の表面）にさらに透明保護層（透明層）１０を設けた集光板を用いてもよい。ここで、蛍光体層９中には、有機蛍光体８と紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）とが共に含まれ、均一に分散されているものとする。

透明保護層１０の形成材としては、各種の透明樹脂が使用可能である。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミドなどからなる透明樹脂フィルムを蛍光体層９上にラミネートして透明保護層１０を形成することができる。あるいは、酢酸セルロース、エチルセルロース、セルロースアセテートブチレートなどのセルロース誘導体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルホルマール、ポリウレタンなどの透明樹脂を溶解させて塗布液を調製し、これを蛍光体層９上に塗布した後に、乾燥させることによって透明保護層１０を形成することもできる。

［第２実施形態］
図５は、本発明に係る太陽電池モジュールの第２実施形態の要部側断面図である。図５に示した太陽電池モジュールが図１（ａ）、（ｂ）に示した第１実施形態の太陽電池モジュール１と異なるところは、集光板（集光部材）中に分散させられた蛍光体７、８の濃度分布にある。

すなわち、図１（ｂ）に示した集光板２では、蛍光体７、８はほぼ均一に分散され、したがって透明基材６中において、無機蛍光体７及び有機蛍光体８は共にほぼ均一な濃度で分散されている。これに対し、図５に示した本実施形態の集光板１１では、特に無機蛍光体７である紫外光吸収蛍光体の濃度が、第１主面２ａ（光の入射面）側で高く、第２主面２ｂ（光の入射面と反対の側の面）側で低くなっている。

なお、有機蛍光体８（８ａ、８ｂ）については、透明基材６中に均一に分散されていてもよいが、図５に示すように無機蛍光体７（紫外光吸収蛍光体）とは逆に、第１主面２ａ（光の入射面）側で濃度が低く、第２主面２ｂ（光の入射面と反対の側の面）側で濃度が高くなっているのが好ましい。

このように少なくとも無機蛍光体７（紫外光吸収蛍光体）に濃度分布（濃度勾配）を有する集光板１１を作製するには、例えば溶融状態の透明基材６の材料中に無機蛍光体７（紫外光吸収蛍光体）を加え、自重によって沈降させることで一方の側に無機蛍光体７を偏らせ、その後、無機蛍光体７が偏って高濃度になっている側が第１主面２ａとなるように、集光板２を成型する。また、無機蛍光体７が極性をもっている場合には、溶融状態の透明基材６の材料中において、電気的、磁気的な手法で無機蛍光体７を一方の側に偏らせ、その後、無機蛍光体７が偏って高濃度になっている側が第１主面２ａとなるように、集光板２を成型する。

本実施形態の太陽電池モジュールにあっては、集光板２における紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）の濃度を、第２主面２ｂ側に比べて太陽光の入射面となる第１主面２ａ側で高くしたので、太陽光中に含まれるより多くの紫外光を第１主面２ａ側にて高確率で吸収することができる。したがって、有機蛍光体８に照射される紫外光を少なくすることができ、これによって紫外光による有機蛍光体８の劣化を確実に抑制することができる。よって、集光板１１の使用に伴う集光機能の低下を大幅に抑制することができ、したがってこの集光板１１を有する太陽電池モジュールは、長期に渡って優れた集光機能を発揮するようになる。

また、各蛍光体の間でエネルギー移動理論を適応させることにより、発光ピークが最も長波長である蛍光体のみを発光させることができ、これによって蛍光体の蛍光量子収率を高めることができる。

なお、本実施形態においても、集光板１１（集光部材）としては、図４（ａ）に示したように透明基材６の表面に蛍光体（図示せず）を分散させた塗料を塗布し、蛍光体層９を形成した構成のものを用いてもよい。また、図４（ｂ）に示したように前記蛍光体層９の表面（透明基材６と反対の側の表面）にさらに透明保護層（透明層）１０を設けた構成のもの用いてもよい。ただし、本実施形態では、蛍光体層９中には有機蛍光体８と紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）とが共に含まれているものの、少なくとも紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体７）は、均一に分散されることなく、太陽光の入射面側が高濃度になるように分散されているものとする。

［第３実施形態］
図６（ａ）は、本発明に係る太陽電池モジュールの第３実施形態の概略構成を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の要部側断面図である。図６（ａ）、（ｂ）に示した太陽電池モジュールが図１（ａ）、（ｂ）に示した第１実施形態の太陽電池モジュール１と異なるところは、集光板（集光部材）の構成にある、

すなわち、本実施形態の集光板１２（集光部材）は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように二層構造（複層構造）に形成されたもので、光の入射側に配置された第１層１３と、該第１層１３の後方に配置された第２層１４とを有して構成されている。したがって、本実施形態では、第１層１３の光入射側の面が第１主面となっており、第２層１４の、第１層１３と反対の側の面が第２主面となっている。

第１層１３は、透明基材中に無機蛍光体７（紫外光吸収蛍光体）のみを有して（分散させて）形成され、第２層１４は、透明基材中に有機蛍光体８のみを有して（分散させて）形成されている。そして、このような第１層１３と第２層１４とは、互いに当接させられて積層され、集光板１２とされている。

この集光板１２の第１端面１２ｃには、先の実施形態と同様に、一つの太陽電池素子３が設けられている。ただし、本実施形態では、図示しないものの、第１層１３にのみ対応する太陽電池素子と、第２層１４にのみ対応する太陽電池素子とをそれぞれ別に設けてもよい。その場合に、第１層１３と第２層１４とでは、蛍光体で発光する光の波長域が異なるので、それぞれの発光波長域に対応する太陽電池素子を用いるのが好ましい。すなわち、それぞれの発光波長域でより発電効率が高くなる太陽電池素子を、適宜選択して用いるのが好ましい。

第１層１３は、透明基材中に無機蛍光体７（紫外光吸収蛍光体）を分散させているので、入射した太陽光中の、主に紫外光域の波長の光を吸収し、発光する。図７は、第１層１３を通過し、したがって第１層１３中の無機蛍光体７（紫外光吸収蛍光体）で紫外光が吸収された後の、太陽光スペクトルを示す図（グラフ）である。

図７と、太陽光スペクトルを示す図２とを比較すると、図７に示すように第１層１３を通過した太陽光は、紫外光側がほぼゼロとなるように除去されている。したがって、第２層１４に入射する光は、紫外光がほぼゼロとなる。

よって、本実施形態に係る集光板１２にあっては、無機蛍光体７（紫外光吸収蛍光体）のみを分散させた第１層１３に太陽光を先に通過させるので、第１層１３を通過する太陽光から紫外光をほぼ全部吸収除去することができる。したがって、紫外光が除去された太陽光を第２層１４に入射させることにより、第２層１４中の有機蛍光体８の劣化を確実に防止することができる。

第１実施形態のように、集光板２中の各蛍光体７、８の濃度が一定となるように、集光板２中に各蛍光体７、８を均一分散させた場合、紫外光が有機蛍光体８に入射する確率は５０％以上となる。これに対して本実施形態では、紫外光が有機蛍光体８に入射する確率を、理論上は０％とすることができる。
したがって、本実施形態の太陽電池モジュールによれば、紫外光による有機蛍光体８の劣化を確実に抑制することができ、これによって集光板１２の使用に伴う集光機能の低下を確実に防止することができるため、この集光板１１を有することで長期に渡って優れた集光機能を発揮するようになる。

また、各蛍光体の間でエネルギー移動理論を適応させることにより、発光ピークが最も長波長である蛍光体のみを発光させることができ、これによって蛍光体の蛍光量子収率を高めることができる。

なお、本実施形態においても、集光板１２（集光部材）としては、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように透明基材６の表面に蛍光体を分散させた塗料を塗布し、蛍光体層９を形成した構成のものを用いてもよい。すなわち、図８（ａ）に示すように、透明基材６の光入射側となる表面上に、有機蛍光体のみを分散させた塗料を塗布して第２蛍光層（第２層）１４ａを形成し、その表面上、すなわち光入射側に、紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）のみを分散させた塗料を塗布して第１蛍光層（第１層）１３ａを形成してもよい。

また、図８（ｂ）に示すように、図８（ａ）に示した第１蛍光層（第１層）１３ａの上に、透明保護層（透明層）１０を設けてもよい。
さらに、図８（ｃ）に示すように、透明基材６の光入射側と反対の側の面上に、紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）のみを分散させた塗料を塗布して第１蛍光層（第１層）１３ａを形成し、その表面上、すなわち光入射側と反対の側に、有機蛍光体のみを分散させた塗料を塗布して第２蛍光層（第２層）１４ａを形成してもよい。
なお、このような構成を採用する場合にも、光入射側と反対の側の最外面には、反射層（図示せず）が設けられるものとする。

また、本実施形態では、図６（ｂ）に示したように第１層１３と第２層１４とを互いに当接させて積層し、集光板１２を形成しているが、変形例として、図９（ａ）に示すようにこれら第１層１３と第２層１４との間に、透明層１５を介在させた構成としてもよい。透明層１５としては、第２層１４の透明基材６より低い屈折率のもの、例えば空気や、各種透明樹脂、光学ガラスなどが用いられる。

このように第１層１３と第２層１４との間に透明層１５を介在させると、例えば透明層１５として図９（ｂ）に示すように第１層１３と第２層１４との端部間にスペーサＳを配置し、これによって第１層１３と第２層１４との間に空気層１５ａ（透明層１５）を配置した場合、第２層１４で発光した光が第１層１３に入射することなく、空気層１５ａで反射して第２層１４中を導光（伝播）し、太陽電池素子３に入射する。
同様に、透明層１５として図９（ｃ）に示すように低屈折率の透明基材１５ｂを配置した場合でも、第２層１４で発光した光が第１層１３に入射することなく、透明基材１５ｂ（透明層１５）で反射して第２層１４中を導光（伝播）し、太陽電池素子３に入射する。

したがって、第２層１４で発光した光が第１層１３に入射し、第１層１３中の無機蛍光体７によって散乱され、一部が集光板１２の外部へ出射してしまうのを防止することができる。
よって、本実施形態の変形例にあっては、第１層１３と第２層１４との間に透明層１５を設けていることにより、集光効率をより高めることができ、これによって優れた集光機能を発揮することができる。
また、第１実施形態のように、集光板２中の各蛍光体７、８の濃度が一定となるように、集光板２中に各蛍光体７、８を均一分散させた場合、紫外光が有機蛍光体８に入射する確率は５０％以上となる。これに対して本変形例では、紫外光が有機蛍光体８に入射する確率を、理論上は０％とすることができる。

なお、本変形例でも太陽電池素子については、図１０（ａ）に示すように第１層１３にのみ対応する太陽電池素子３ａと、第２層１４にのみ対応する太陽電池素子３ｂとをそれぞれ別に設け、これら太陽電池素子３ａ、３ｂとして、それぞれの層１３、１４の発光波長域に対応するものを用いるのが好ましい。

また、本変形例においても、集光板１２（集光部材）としては、図１０（ｂ）に示すように透明基材６の表面に蛍光体を分散させた塗料を塗布し、蛍光体層を形成した構成のものを用いてもよい。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、透明基材６の光入射側と反対の側の面に紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）のみを分散させた塗料を塗布して第１蛍光層（第１層）１３ａを形成する。また、別の透明基材６の光入射側の面に有機蛍光体のみを分散させた塗料を塗布して第２蛍光層（第２層）１４ａを形成する。そして、第１蛍光層１３ａが光入射側に位置し、第２蛍光層１４ａがその後方に位置するようにこれら第１蛍光層１３ａと第２蛍光層１４ａとを対向させ、かつ、これらの間に透明層１５を介在させることにより、集光板１２を形成してもよい。

なお、第１蛍光層（第１層）１３ａが光入射側に位置し、第２蛍光層１４ａがその後方に位置していれば、これら第１蛍光層（第１層）１３ａ、第２蛍光層１４ａは、それぞれ透明基材６のいずれの面に設けられていてもよい。すなわち、第１蛍光層（第１層）１３ａは、その透明基材６に対して、光入射側の面に設けられていてもよく、第２蛍光層（第２層）１４ａは、その透明基材６に対して、光入射側と反対の側の面に設けられていてもよい。

また、前記第３実施形態およびその変形例に係る集光部材としては、入射側に配置された第１層１３（１３ａ）と、その後方に配置された第２層１４（１４ａ）とを備えていればよく、例えば前記第１層１３（１３ａ）の入射側の面上に有機蛍光体を有する層を有した構成としても、本発明に係る集光部材（集光板）となる。

［第４実施形態］
図１１（ａ）は、本発明に係る太陽電池モジュールの第４実施形態の要部側断面図である。図１１（ａ）に示した太陽電池モジュールが図１（ａ）、（ｂ）に示した第１実施形態の太陽電池モジュール１と異なるところは、集光板（集光部材）中に分散させられた無機蛍光体、すなわち本発明における紫外光吸収蛍光体が、量子ドット蛍光体１６である点である。

このように紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）として量子ドット蛍光体１６を用いることにより、量子ドット蛍光体１６で吸収した光のエネルギーを、フェルスター機構のエネルギー移動によって有機蛍光体８にロスなく遷移させることができる。
すなわち、量子サイズではない無機蛍光体では、フェルスターエネルギー移動は生じないと言われているものの、本実施形態では、無機蛍光体（紫外光吸収蛍光体）として量子ドット蛍光体１６を用いているので、フェルスターエネルギー移動は生じさせることが可能になる。

一般に、吸収波長および発光波長のピークがそれぞれ異なる複数の蛍光体が併用されて集光板が形成されている場合、この集光板から射出する光のスペクトル（発光スペクトル）には、前記各波長のピークが低い蛍光体に対応する発光スペクトルのピークが消失することがある。この原因は、フォトルミネッセンス（Photoluminescence ;PL）による蛍光体間のエネルギー移動や、フェルスター機構（蛍光共鳴エネルギー移動）による蛍光体間のエネルギー移動などが挙げられる。

フォトルミネッセンスによるエネルギー移動は、一の蛍光体から放射された蛍光が他の蛍光体の励起エネルギーとして利用されることにより生じるものである。したがって、前記第１〜３実施形態に示したように紫外光吸収蛍光体として通常の無機蛍光体を用いる場合には、前記したようにこのフォトルミネッセンスによるエネルギー移動を利用することで、すなわち、各蛍光体の間でエネルギー移動理論を適応させることで、発光ピークが最も長波長である蛍光体のみを発光させることができ、これによって蛍光体の蛍光量子収率を高めることができる。

一方、フェルスター機構は、このような光の発光及び吸収のプロセスを経ずに、近接した２つの蛍光体の間で励起エネルギーが電子の共鳴により直接移動するものである。フェルスター機構による蛍光体間のエネルギー移動は、光の発光及び吸収のプロセスを介さずに行われるため、最適条件ではエネルギーのロスが小さい。よって、太陽電池モジュールの発電効率の向上に寄与する。本実施形態では、エネルギーロスを抑制して効率よく発電を行うため、紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）として量子ドット蛍光体１６を用いている。そして、この量子ドット蛍光体１６（紫外光吸収蛍光体）の発光スペクトルのピークを、併用している有機蛍光体８の吸収スペクトルのピークに合わせることにより、蛍光体間でフェルスター機構によるエネルギー移動が行われるようにしている。

ここで、図１２及び図１３を用いてフェルスター機構について説明する。図１２（ａ）は、フォトルミネッセンスによるエネルギー移動を示す図であり、図１２（ｂ）は、フェルスター機構によるエネルギー移動を示す図である。図１３（ａ）は、フェルスター機構によるエネルギー移動の発生機構を説明するための図であり、図１３（ｂ）は、フェルスター機構によるエネルギー移動を示す図である。

図１２（ｂ）に示すように、有機分子や量子ドット蛍光体１６（無機ナノ粒子）の蛍光体では、励起状態にある分子Ａから基底状態の分子Ｂに対してフェルスター機構によってエネルギー移動が生じることがある。蛍光体では、分子Ａが励起されたときに、分子Ｂにエネルギー移動を起こすと、分子Ｂが発光する。このエネルギー移動は、分子間の距離と分子Ａの発光スペクトルと分子Ｂの吸収スペクトルとに依存する。分子Ａをホスト分子、分子Ｂをゲスト分子とするとき、エネルギー移動するときの速度定数ｋ_H→G（移動確率）は、式（１）のようになる。

なお、式（１）において、νは振動数、ｆ′_Ｈ（ν）はホスト分子Ａの発光スペクトル、ε（ν）はゲスト分子Ｂの吸収スペクトル、Ｎはアボガドロ定数、ｎは屈折率、τ_０はホスト分子Ａの蛍光寿命、Ｒは分子間距離、Ｋ^２は遷移双極子モーメント（ランダム時２／３）である。

速度定数が大きいと、蛍光体間でエネルギー移動が生じやすくなる。大きな速度定数を得るためには、以下の条件が満たされることが望ましい。
［１］ホスト分子Ａの発光スペクトルとゲスト分子の吸収スペクトルの重なりが大きい。
［２］ゲスト分子Ｂの吸光係数が大きい。
［３］ホスト分子Ａとゲスト分子Ｂとの間の距離が小さい。

前記［１］は、近接した２つの蛍光体間での共鳴のし易さを表すものである。例えば、図１３（ａ）に示すように、ホスト分子Ａの発光スペクトルのピーク波長とゲスト分子Ｂの吸収スペクトルのピーク波長とが近いと、フェルスター機構によるエネルギー移動が生じやすくなる。図１３（ｂ）に示すように、励起状態のホスト分子Ａの近くに基底状態のゲスト分子Ｂが存在すると、共鳴的性質によりゲスト分子Ａの波動関数が変化し、基底状態のホスト分子Ａと励起状態のゲスト分子Ｂができる。これにより、ホスト分子Ａとゲスト分子Ｂとの間でエネルギー移動が生じ、ゲスト分子Ｂが発光する。

前記［３］において、フェルスター機構によるエネルギー移動が起こる分子間距離は、通常、１０ｎｍ程度である。条件が合えば、分子間距離が２０ｎｍ程度であってもエネルギー移動は起きる。集光板に分散させる量子ドット蛍光体１６、有機蛍光体８（第１有機蛍光体８ａ、第２有機蛍光体８ｂ）の混合比率を適宜に設定すれば、蛍光体間の距離は２０ｎｍよりも短くなる。よって、フェルスター機構によるエネルギー移動が十分に生じるようになる。また、量子ドット蛍光体１６、第１有機蛍光体８ａ、第２有機蛍光体８ｂとして、その発光スペクトル及び吸収スペクトルが、前記［１］の条件を十分に満たしているものを用いる。これにより、量子ドット蛍光体１６から第１有機蛍光体８ａへのエネルギー移動、及び、第１有機蛍光体８ａから第２有機蛍光体８ｂへのエネルギー移動が生じ、量子ドット蛍光体１６、第１有機蛍光体８ａ、第２有機蛍光体８ｂの順にカスケード型のエネルギー移動が生じる。

このような蛍光体を分散させた集光板１７では、３つの異なる発光スペクトルを有する蛍光体（量子ドット蛍光体１６、第１有機蛍光体８ａ、第２有機蛍光体８ｂ）を混合分散させているにもかかわらず、フェルスター機構によるエネルギー移動により、実質的には第２有機蛍光体８ｂの発光のみが生じる。よって、集光板１７に量子ドット蛍光体１６、第１有機蛍光体８ａ、第２有機蛍光体８ｂを混合分散させることで、所定波長領域の光を吸収し、第２有機蛍光体８ｂの発光量子効率でピーク波長が前記所定波長領域より高い波長の発光を生じさせることができる。

このようなエネルギー移動現象は、有機の蛍光体に特有の現象で、前記したように一般的な無機蛍光体では起こらないとされている。しかし、本実施形態の量子ドット蛍光体１６などのいくつかの無機ナノ粒子の蛍光体においては、フェルスター機構により、無機蛍光体間、あるいは、無機蛍光体と有機蛍光体との間でエネルギー移動を生じさせることができる。このようなフェルスター機構によって無機蛍光体間、あるいは、無機蛍光体と有機蛍光体との間でエネルギー移動を生じさせる量子ドット蛍光体１６としては、以下に示すようのものが挙げられる。

例えば、ＺｎＯ／ＭｇＺｎＯコア・シェル構造の２種類の異なったサイズの量子ドットの間でエネルギー移動が起こる。１：√２の寸法比を持つ量子ドットは共鳴する励起子準位を持つため、例えば半径３ｎｍ（発光スペクトルのピーク波長：３５０ｎｍ）と半径４．５ｎｍ（発光スペクトルのピーク波長：３５７ｎｍ）の２種類の量子ドットの間では、小さい量子ドットから大きい量子ドットへエネルギー移動が起こる。また、ＣｄＳｅ／ＺｎＳコア・シェル構造の２種類の異なったサイズの量子ドットの間でもエネルギー移動が起こる。また、直径８ｎｍないし９ｎｍのＭｎ^２＋ドープＺｎＳｅ量子ドットは、４５０ｎｍと５８０ｎｍに発光ピークを持ち、色素分子である1’,3’-dihydro-1’,3’,3’-trimethyl-6-nitrospiro[2H-1-benzopyran-2,2’-(2H)-indole] に紫外線を照射して得られる開環型のSpiropyran分子（SPO open; Merocynanine form）の光吸収スペクトルとよく一致し、量子ドットから色素分子へのエネルギー移動が起こる。一般に、無機の蛍光体は、有機の蛍光体に比べて耐光性が優れるため、長期間使用する場合に有利である。

通常、２種類の蛍光体を混入した場合には、図１２（ａ）のように、まず蛍光体Ａがある効率で発光し、蛍光体Ｂに入射し、蛍光体Ｂで光の吸収及び発光のプロセスを経ることによって、蛍光体Ｂから光が放射される。このようなフォトルミネッセンスによるエネルギー移動は、蛍光体Ａにおける光の発光プロセス及び蛍光体Ｂにおける光の吸収プロセスでエネルギーのロスが生じ、エネルギー移動効率が小さい。
一方、図１２（ｂ）に示したフェルスター機構によるエネルギー移動は、蛍光体間でダイレクトにエネルギーのみが移動するので、エネルギー移動効率をほぼ１００％にすることが可能であり、高効率にエネルギー移動を生じさせることができる。

本実施形態の太陽電池モジュールにあっては、紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）として量子ドット蛍光体１６を用いて集光板１７を形成しているので、量子ドット蛍光体１６で吸収した光のエネルギーを、フェルスター機構のエネルギー移動によって有機蛍光体８にロスなく遷移させることができる。すなわち、量子ドット蛍光体１６の粒径を適宜に変化させることで、その吸収波長、発光波長を任意に設定することができ、したがってフェルスター機構のエネルギー移動を容易に生じさせることができる。よって、高効率での集光が可能となることにより、発電効率を大幅に向上することができる。
また、第１実施形態と同様に、量子ドット蛍光体１６（紫外光吸収蛍光体）が入射光中の紫外光を吸収して発光することにより、有機蛍光体８の劣化を抑制することができ、したがって集光板１７の使用に伴う集光機能の低下を抑制することができる。

なお、前記第４実施形態では、本発明における紫外光吸収蛍光体として量子ドット蛍光体１６を用いる場合について説明したが、例えば無機蛍光体を複数種用いる場合には、そのうちの少なくとも一種を通常の無機蛍光体からなる紫外光吸収蛍光体とし、他の少なくとも一種を量子ドット蛍光体１６としてもよい。

また、本実施形態においても、集光板１７（集光部材）としては、図１１（ｂ）に示すように透明基材６の表面に無機蛍光体（図示せず）と有機蛍光体（図示せず）とを共に分散させた塗料を塗布し、蛍光体層１８を形成した構成のものを用いてもよい。また、前記蛍光体層１８の表面（透明基材６と反対の側の表面）にさらに透明保護層（図示せず）を設けた構成のものを用いてもよい。ただし、本実施形態では、蛍光体層１８中には紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）として量子ドット蛍光体が含まれているものとする。

［第５実施形態］
図１４（ａ）は、本発明に係る太陽電池モジュールの第５実施形態の要部側断面図である。図１４（ａ）に示した太陽電池モジュールが図１（ａ）、（ｂ）に示した第１実施形態の太陽電池モジュール１と異なるところは、集光板１９（集光部材）中に分散させられた無機蛍光体２０、すなわち本発明における紫外光吸収蛍光体として、その発光波長のピークが、有機蛍光体８ａ、８ｂ（他の蛍光体）のピークよりも長波長側にあるものを用いている点である。

すなわち、本実施形態では、無機蛍光体２０（紫外光吸収蛍光体）として、ストークスシフトが大きいＣｄＳｅを用いている。このＣｄＳｅ（無機蛍光体１９）は、図１５中実線で示すようにその発光スペクトルの発光波長ピークが、６４０ｎｍ付近にある。一方、第１有機蛍光体８ａ（BASF社製Lumogen F Yellow 083（商品名））、第２有機蛍光体８ｂ（BASF社製Lumogen F Red 305（商品名））のうち、吸収スペクトルの吸収ピークが長波長側にある第２有機蛍光体８ｂの吸収スペクトルは、図１５中破線で示すように５７５ｎｍ付近にある。

したがって、無機蛍光体２０（ＣｄＳｅ）は、その発光波長のピークが、第１有機蛍光体８ａ、第２有機蛍光体８ｂのいずれの吸収波長のピークよりも長波長側にあるものとなる。このような無機蛍光体２０を用いることで、該無機蛍光体２０が発光した光は、そのほとんどが有機蛍光体８ａ、８ｂに吸収されずに、そのまま集光板１９中を導光（伝播）し、太陽電池素子３に入射するようになる。

ここで、例えば第１実施形態のように無機蛍光体７の発光波長のピークが、有機蛍光体８の吸収波長域に重なっている場合には、図１６（ａ）に示すように無機蛍光体７が発光した光は有機蛍光体８に吸収されて発光し、導光（伝播）される。したがって、無機蛍光体７の発光量子収率をηＡ、有機蛍光体８の発光量子収率をηＢとすると、無機蛍光体７が発光した光のうち太陽電池素子３側に導光される光の効率は、ηＡ×ηＢとなる。ここで、ηＡ、ηＢは共に１未満のであるため、ηＡ×ηＢ＜ηＡとなる。

一方、本実施形態では、無機蛍光体２０の発光波長のピークが有機蛍光体８（８ａ、８ｂ）の吸収波長のピークよりも長波長側にあるので、図１６（ｂ）に示すように無機蛍光体２０が発光した光は有機蛍光体８に吸収されることなく導光（伝播）される。つまり、無機蛍光体２０から発光した光はそのまま端面に設置された太陽電池素子３側に導光（伝播）される。したがって、無機蛍光体２０が発光した光のうち太陽電池素子３側に導光される光の効率は、有機蛍光体８には関係しないため、ηＡとなる。すなわち、図１６（ａ）に示した無機蛍光体７の効率（ηＡ×ηＢ）より高くなる。

このように本実施形態の太陽電池モジュールにあっては、無機蛍光体２０（紫外光吸収蛍光体）として、その発光波長のピークが、有機蛍光体８ａ、８ｂ（他の蛍光体）のピークよりも長波長側にあるものを用いているので、無機蛍光体２０で発光した光の、太陽電池素子３側に導光（伝播）される効率を高めることができる。したがって、発電効率を大幅に向上することができる。
また、第１実施形態と同様に、紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体２０）が入射光中の紫外光を吸収して発光することにより、有機蛍光体８の劣化を抑制することができ、したがって集光板１９の使用に伴う集光機能の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態においても、集光板１９（集光部材）としては、図１４（ｂ）に示したように透明基材６の表面に無機蛍光体（図示せず）と有機蛍光体（図示せず）とを共に分散させた塗料を塗布し、蛍光体層２１を形成した構成のものを用いてもよい。また、前記蛍光体層２１の表面（透明基材６と反対の側の表面）にさらに透明保護層（図示せず）を設けた構成のものを用いてもよい。ただし、本実施形態では、蛍光体層２１中には紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）として、その発光波長のピークが有機蛍光体８ａ、８ｂ（他の蛍光体）のピークよりも長波長側にある無機蛍光体２０を用いているものとする。

また、本実施形態のように紫外光吸収蛍光体（無機蛍光体）として、その発光波長のピークが、有機蛍光体８ａ、８ｂ（他の蛍光体）のピークよりも長波長側にある無機蛍光体２０を用いて点については、前記の第２実施形態にも応用することができる。

［太陽光発電装置］
図１７は、太陽光発電装置１０００の概略構成図である。
太陽光発電装置１０００は、太陽光のエネルギーを電力に変換する太陽電池モジュール１００１と、太陽電池モジュール１００１から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ（直流／交流変換器）１００４と、太陽電池モジュール１００１から出力された直流電力を蓄える蓄電池１００５と、を備えている。

太陽電池モジュール１００１は、太陽光を集光する集光部材（集光板）１００２と、集光部材１００２によって集光された太陽光によって発電を行う太陽電池素子１００３とを備えている。このような太陽電池モジュール１００１としては、例えば、第１実施形態ないし第５実施形態で説明した太陽電池モジュールが好適に用いられる。

太陽光発電装置１０００は、外部の電子機器１００６に対して電力を供給する。電子機器１００６には、必要に応じて補助電力源１００７から電力が供給される。
このような構成の太陽光発電装置１０００は、前述した本発明に係る太陽電池モジュールを備えているため、長期に渡って優れた集光機能を発揮し、かつ、高い発電効率を有するものとなる。

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することができる。

１…太陽電池モジュール、２…集光板（集光部材）、３…太陽電池素子、６…透明基材、７…無機蛍光体、８…有機蛍光体、８ａ…第１有機蛍光体、８ｂ…第２有機蛍光体、９…蛍光体層、１０…透明保護層（透明層）、１１…集光板（集光部材）、１２…集光板（集光部材）、１３…第１層、１３ａ…第１蛍光層、１４…第２層、１４ａ…第２蛍光層、１５…透明層、１６…量子ドット蛍光体、１７…集光板（集光部材）、１８…蛍光体層、１９…集光板（集光部材）、２０…無機蛍光体、２１…蛍光体層、１０００…太陽光発電装置、Ｌ…光

Claims (10)

1. 外部から入射した光を蛍光体によって吸収し、前記蛍光体から放射された光を内部で伝播させて少なくとも一つの端面から射出させる集光部材と、前記集光部材の前記端面に設置されて前記端面から射出された光を受光して電力を発生する太陽電池素子と、を有し、
   前記蛍光体が有機蛍光体と無機蛍光体とを有してなり、前記無機蛍光体の少なくとも１種が紫外光を吸収して発光する紫外光吸収蛍光体であることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記集光部材は、透明基材中に前記蛍光体が分散させられたものであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記集光部材は、光の入射面側での前記紫外光吸収蛍光体の濃度が、光の入射面側と反対の側での前記紫外光吸収蛍光体の濃度に比べて高いことを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記集光部材は、透明基材表面に前記蛍光体を分散させてなる蛍光体層が設けられたものであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
5. 前記集光部材は、前記蛍光体層の、前記透明基材と反対の側の表面に、透明層が設けられたものであることを特徴とする請求項４記載の太陽電池モジュール。
6. 前記集光部材は、光の入射側に配置された第１層と、該第１層の後方に配置された第２層とを有してなり、前記第１層は前記無機蛍光体を有し、前記第２層は前記有機蛍光体を有してなることを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記集光部材は、前記第１層と第２層との間に透明層を有し、該透明層は、前記第２層の透明基材の屈折率より低い屈折率であることを特徴とする請求項６記載の太陽電池モジュール。
8. 前記紫外光吸収蛍光体の発光波長のピークが、他の蛍光体の吸収波長のピークよりも長波長側にあることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
9. 前記無機蛍光体として、量子ドット蛍光体を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールを備えていることを特徴とする太陽光発電装置。

Images